用于全血快速分离的组合物和方法与流程

1.本发明涉及一种生物医学领域，特别是涉及一种用于全血快速分离的组合物和方法。


背景技术：

2.在临床检验领域，无论临床生化检测或免疫检测过程中，其检测系统或方案都要求采用血清或血浆样本。采用促凝剂使血液凝集后离心分离全血样本获得的上清为血清，采用抗凝剂混合后离心分离全血样本获得的上清为血浆。
3.随着医学检验速度在临床上的意义变得越来越重要，而目前常规离心分离耗时过长且容易造成溶血，尤其在急诊配血或急症诊断过程中就会延误时间，耽搁治疗，所以缩短血清或血浆分离的时间是目前检验工作中急需解决的问题。有采用磁珠进行快速全血分离方法的文献报道(参考文献：栾建凤，姚根宏，朱培元，叶东，严京梅，王言帅，快速分离血浆磁珠法的建立[j],医学研究生学报，第21卷，第7期，2008，7.)，该方法进行全血分离时，因每毫升全血中红细胞数量较大(达到300-500万个以上)，在与包被磁珠结合时容易受空间位阻影响，使得分离时需要磁珠量过大，其分离试剂体积和沉积物的体积占比增大而导致血浆量过少，该方法无法使红细胞与磁珠产生共沉效应，且磁珠粒径过小，外加磁场对其影响较小，因此该方法无法做到快速高效分离，且磁珠用量极大，成本高昂，到目前为止还无法正式推广应用。
[0004]
随着即时诊断(poct)迈入精准化时代，采用微量血液样本的快速检测在临床检验中应用越来越广泛，但在快速生化检测和快速免疫检测中，基本无法采用全血样本，因此一种全血快速分离获取血清或血浆的方法其意义就非常重大，也是目前临床检验领域急需解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明鉴于以上所述现有技术缺陷，提供了一种用于全血快速分离的组合物，所述组合物主要有高密度颗粒物或标记有特异性生物大分子的高密度颗粒物(以下统称高密度颗粒物)，高分子聚合物侧链或端链上标记有可与红细胞和白细胞特异性结合的生物大分子的一种新的聚合物(以下统称为高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物)。
[0006]
所述全血快速分离的组合物在进行全血分离时，其主要机理是高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物的特异性生物大分子与全血样本中的红细胞和白细胞结合形成一种【-高分子聚合物-血细胞-高分子聚合物-】的聚集物，同时高密度颗粒物通过吸附或高密度颗粒物表面的特异性生物大分子与聚集物上的红细胞和白细胞结合，再次形成一种新的【高密度颗粒物-高分子聚合物-血细胞-高分子聚合物-高密度颗粒物】类型的复杂聚合物，该聚合物在重力，磁力或离心力作用下加速沉淀，从而达到全血样本中的红细胞和白细胞与血清或血浆分离，当组合物中加入抗凝剂时，获取的是血浆；当组合物中加入促凝剂时，获取的是血清。
[0007]
本发明提供了一种用于全血快速分离的组合物，所述组合物包括高密度颗粒物和高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物，所述高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物是指高分子聚合物的端链或者侧链连接有特异性生物大分子，所述高密度颗粒物是指粒径范围10nm-2mm，密度大于水且不溶于水的固体颗粒物,标记有特异性生物大分子或没有标记有特异性生物大分子的固体颗粒物。
[0008]
所述高分子聚合物是碳链聚合物，杂链聚合物和元素有机聚合物。所述高分子聚合物可以是：a、多糖聚合物及衍生物，聚甘露糖及衍生物，纤维素及改性纤维素、淀粉和改性淀粉、阿拉伯胶、果胶、海藻酸盐增稠剂；b、多肽聚合物和蛋白质，如明胶，聚谷氨酸，聚赖氨酸，多肽化合物，免疫球蛋白和白蛋白；c、其他高分子聚合物例如有聚氧乙烯衍生物，聚氧丙烯衍生物，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸衍生物，聚乙烯衍生物，聚丙烯衍生物，聚苯乙烯衍生物，聚丁烯衍生物，聚丁二烯衍生物，聚己内酰胺衍生物，聚苯硫醚，聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)，聚碳酸酯，聚癸二酰己二胺和聚癸二酰癸二胺，酚醛树脂，脲醛树脂，不饱和聚酯树脂，聚氨酯；优选多糖聚合物中的葡聚糖及衍生物，果胶，海藻酸盐；多肽聚合物和蛋白质中的聚谷氨酸，聚赖氨酸；其他高分子聚合物中的聚丙烯酸及衍生物。
[0009]
进一步地，所述高分子聚合物的分子量为1-9000kd，也可以是1-500kd；500-2000kd；2000-3000kd、3000-4000kd、4000-5000kd、5000-6000kd、6000-7000kd、7000-8000kd、8000-9000kd；优选分子量为1-500kd，500-2000kd，4000-5000kd，5000-7000kd的高分子聚合物。
[0010]
进一步地，所述高分子聚合物连接特异性生物大分子时，其高分子聚合物与特异性生物大分子摩尔比例范围为1:5-1:100。
[0011]
进一步地，所述高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物，是指用高分子聚合物与特异性生物大分子通过化学反应或物理吸附的方式将特异性生物大分子标记于高分子聚合物的侧链或端链上。
[0012]
进一步地，所述化学反应方式是指以高分子聚合物端链或侧链官能团或化学结构与特异性生物大分子上的氨基，羧基和巯基发生化学反应，形成共价键。所述物理吸附方式是指以高分子聚合物和特异性生物大分子之间的范德华力作用，使得特异性生物大分子吸附于高分子聚合物上。
[0013]
进一步地，所述化学反应过程中，高分子聚合物上的官能团或结构能与特异性生物大分子上的氨基、羧基和巯基反应。所述能与特异性生物大分子中氨基反应的官能团或结构，主要有如羧基、醛、酰基氯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、琥珀酰亚胺酯、环氧化物基等；所述能与特异性生物大分子中羧基反应的官能团或结构，主要有如氨基等；所述能与特意生物大分子中巯基反应的，主要有如马来酰亚胺基、二硫化物、卤代酯(α-碘代酯)等。
[0014]
进一步地，所述高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物，其中一个高分子聚合物分子上可同时固定一个或多个特异性生物大分子，即高分子聚合物与特异性生物大分子摩尔比例范围为1:1-1:200。
[0015]
进一步地，所述特异性生物大分子主要有抗红细胞抗体，抗白细胞抗体和凝集素，可以采用抗红细胞抗体，抗白细胞抗体混合，也可以抗红细胞抗体单独混合，也可以抗红细胞抗体和凝集素混合，也可以抗红细胞抗体，抗白细胞抗体和凝集素混合，还可以抗白细胞
抗体和凝集素混合，还可以凝集素单独混合。
[0016]
进一步地，所述抗红细胞抗体，可以是通过动物免疫获取的多克隆抗体或单克隆抗体，所述动物如猪，牛，马，羊，鸡，鼠，兔，羊驼等。也可以是来源于通过基因重组表达获得。
[0017]
进一步地，所述抗白细胞抗体，可以是通过动物免疫获取的多克隆抗体或单克隆抗体，所述动物如猪，牛，马，羊，鸡，鼠，兔，羊驼等。也可以是来源于通过基因重组表达获得。
[0018]
进一步地，所述凝集素，主要有动物物凝集素，植物凝集素和重组基因工程技术表达的凝集素(重组凝集素)，其中动物凝集素主要有p型凝集素，i型凝集素，s型凝集素和五聚体蛋白；其中植物凝集(参考文献：植物凝集素的功能【j】，生命科学，2011，06：533-540.)主要有豆科凝集素，几丁质凝集素，单子叶植物甘露糖结合凝集素，木菠萝相关凝集素，葫芦科韧皮部凝集素和苋科凝集素。其中优选植物凝集素和重组凝集素。
[0019]
进一步地，所述高密度颗粒为无机物或者有机物，其中无机物可以是无机硅颗粒、玻璃微球、金属粉末(单一金属或合金粉末)、金属化合物粉末、胶体金颗粒；其中有机物可以是有机硅颗粒、聚苯乙烯微球、磁微粒、或琼脂糖凝胶颗粒等。高密度颗粒物无特定几何形状要求。
[0020]
进一步地，所述高密度颗粒物，可以是未标记特异性生物大分子的高密度颗粒物，也可以是标记有特异性生物大分子的高密度颗粒物，其中高密度颗粒物与特异性生物大分子的比例范围20份:1份至200份:1份(按重量计算)，其中高密度颗粒物与特异性生物大分子的标记方式可以是通过化学反应的共价标记方式，也可以是物理吸附方式。
[0021]
进一步地，所述特异性生物大分子标记高密度颗粒物，其中高密度颗粒物上的官能团或结构能与特异性生物大分子上的氨基、羧基和巯基反应。能与特异性生物大分子中氨基反应的官能团或结构主要有如羧基、醛、酰基氯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、琥珀酰亚胺酯、环氧化物基等；所述能与特异性生物大分子中羧基反应的官能团或结构，主要有如氨基等；所述能与特意生物大分子中巯基反应的，主要有如马来酰亚胺基、二硫化物、卤代酯(α-碘代酯)等。
[0022]
进一步地，所述特异性生物大分子主要有抗红细胞抗体，抗白细胞抗体和凝集素，可以采用抗红细胞抗体，抗白细胞抗体混合，也可以抗红细胞抗体单独混合，也可以抗红细胞抗体和凝集素混合，也可以抗红细胞抗体，抗白细胞抗体和凝集素混合，还可以抗白细胞抗体和凝集素混合，还可以凝集素单独混合。
[0023]
进一步地，所述组合物中包含有缓冲液和/或无机盐。
[0024]
使用状态下，所述组合物的ph范围是6.0至8.5。具体的，使用状态时，所述组合物的ph是由缓冲液的ph决定。
[0025]
进一步地，缓冲液主要如磷酸缓冲液，good’s缓冲液，阳离子型缓冲液和阴离子型缓冲液，其中缓冲液ph范围6.0至8.5。其中无机盐主要如氯化钠，氯化镁，氯化钙，氯化钾，硫酸钠，硫酸钾。
[0026]
进一步地，所述组合物还包括血液促凝剂和/或全血抗凝剂。其中将组合物与血液促凝剂合用可作为血清快速分离方法，其中组合物与血液促凝剂比例范围1份:2份至20份：1份(按体积比)。其中将组合物与全血抗凝剂合用可作为血浆快速分离方法，其中组合物与
血液促凝剂比例范围1份:5份至25份：1份(按体积比)。
[0027]
进一步地，在进行全血分离时，所述组合物中高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物与高密度颗粒物的质量比为(0.1-30)：(0.1-18)。
[0028]
进一步地，在进行全血分离时，所述组合物中高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物浓度0.1％-30％(w/v)、0.1％-0.5％(w/v)、0.5％-1％(w/v)、1％-6％(w/v)、6％-7％(w/v)、7％-20％(w/v)、20％-30(w/v)、0.1％-6(w/v)、1％-20(w/v)、7％-30(w/v)。高密度颗粒物为0.1％-18％(w/v)、0.1％-17％(w/v)、0.1％-12％(w/v)、0.1％-1％(w/v)、1％-2％(w/v)、2％-10％(w/v)、10％-12％(w/v)、12％-17％(w/v)、17％-18％(w/v)，浓度5-100mm的缓冲液，ph范围6.0-8.5，无机盐浓度0.2％-2.7％(w/v)。
[0029]
进一步地，所述分离全血是指将全血分离获得血清或者血浆。
[0030]
本发明的另一方面提供了上述组合物用于分离全血的用途。
[0031]
本发明提供一种全血快速分离方法，所述方法包括：采用如上所述组合物分离全血，获得血清或血浆。
[0032]
进一步地，所述方法为将上述组合物与全血混合，置于外力场中，利用外力场作用于样品，分离获得血清或者血浆。
[0033]
进一步地，所述外力场可以是磁力场、重力场或离心力场。所述磁力场是指可提供磁力的装置或设备，其中磁通量范围在100-600wb。所述重力场是指自然条件下的地球引力。所述离心力场是指通过离心设备通过旋转施加的惯性力，其中离心力范围在500(g)-3000(g)。
[0034]
进一步地，所述组合物可以置于采血容器内，使用时将采血管内血液与组合物混合，然后置于磁力管架，普通管架上或置于离心设备中分离，即可获得血清或血浆。
[0035]
进一步地，所述组合物与全血混合后，静止或离心0.5-3分钟后，即可分离出血清或血浆。
[0036]
进一步地，在进行全血分离时，组合物用量20-300ul，可分离0.02ml-5ml的全血。
[0037]
进一步地，本发明还提供一种适用于快速分离全血的产品，包括前述组合物及载体。所述载体用于容纳样品。
[0038]
如上所述，本发明的用于全血快速分离的组合物和方法，具有以下有益效果：分离时间短，平均分离时间小于3分钟，分离效率高，可做到完全分离，与目前临床实验室采用离心分离效果一致(目前临床实验室全血分离时间一般在10分钟以上)；使用方便，可将分离组合物置于各类采血管中，使用时只需将采血管颠倒混匀几次后置于特制管架或磁力管架上静置或置于离心设备中离心1-3分钟即可；成本低廉，相较于公开文献报道的磁珠分离方式的高成本不同(每个全血样本分离成本大于人民币10元)，本发明所述的分离方法成本达到目前临床实验室离心分离成本，在不采用离心分离条件时，无需另外配置离心设备，采用特制管架或磁力管架即可。与大量报道的过滤分离方式相比较，本发明所述的分离方法不但可以进行3ml以上的全血样本分离，也可进行100ul以下极微量全血样本分离，更符合临床各类快速检测时对全血样本分离处理需求。可见，本发明所述的分离方法应用前景广阔，可应用于野外急救，疫情防控，临床急诊，也可以用于常规临床诊断实验室。
具体实施方式
[0039]
1)高分子聚合物修-特异性生物大分子聚合物制备，作为能与特异性生物大分子反应的官能团或结构(化学修饰基团)例如：
[0040]
作为能与特异性生物大分子中氨基反应的官能团或结构，主要有如羧基、醛、酰基氯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、琥珀酰亚胺酯、环氧化物基等；
[0041]
作为能与特异性生物大分子中羧基反应的官能团或结构，主要有如氨基等；
[0042]
作为能与特异性生物大分子中巯基反应的，主要有如马来酰亚胺基、二硫化物、卤代酯(α-碘代酯)等。
[0043]
高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物制备主要通过例如以下方法进行，但不限定于本方法，也不限定于该方法中的高分子聚合物和特异性生物大分子，首先将抗人红细胞抗体(特异性生物大分子)溶解于ph 6.0以上的缓冲液(例如2-(n-吗啉基)乙磺酸缓冲液)中。再将分子量400kd的聚丙烯酸(高分子聚合物)溶解于ph 6.0以上的缓冲液(例如2-(n-吗啉基)乙磺酸缓冲液)中，在0-60℃下加入0-10000倍摩尔量的碳化二亚胺盐酸盐(化学修饰试剂)，0-60℃下搅拌5分钟-3小时。然后将溶解好的抗人红细胞抗体(特异性生物大分子)溶液与活化的分子量400kd聚丙烯酸(高分子聚合物)溶液混合，0-60℃下搅拌2分钟-10小时。超滤膜过滤或透析方法去除未反应的碳化二亚胺盐酸盐(化学修饰试剂)和抗人红细胞抗体(特异性生物大分子)。
[0044]
2)高密度颗粒物标记特异性生物大分子主要通过例如以下方法，但不限定于本方法，也不限定于特定于该方法中的高密度颗粒物和特异性生物大分子。首先将30μm羧基磁珠(高密度颗粒物)用ph 6.0以上的缓冲液(例如2-(n-吗啉基)乙磺酸缓冲液)清洗三遍后重悬，加入0-300倍质量的碳化二亚胺盐酸盐，0-60℃下搅拌5分钟-3小时，加入抗人红细胞抗体(特异性生物大分子)，0-60℃下搅拌2分钟-10小时，终止反应，用ph 6.0以上的缓冲液(例如磷酸缓冲液)清洗三遍后重悬。
[0045]
3)全血快速分离组合物组成例如以下组成但不仅限于以下组成。
[0046]
缓冲液ph 6.0-8.5，优选7.5，缓冲液浓度5-100mm，优选10mm；
[0047]
无机盐浓度0.2％-2.7(w/v)；
[0048]
高分子聚合物修饰的特异性生物大分子浓度0.1％-30％(w/v)；
[0049]
高密度颗粒物浓度0.1％-18％(w/v)。
[0050]
4)全血快速分离管制备方法，但不仅限于以下方法。取配制好的全血快速分离试剂200微升，均匀涂布于真空采血管壁，30℃环境下烘干。若需要分离血清，则将全血快速分离试剂与20微升促凝剂混合；若需要分离血浆，则将全血快速分离试剂与20微升抗凝剂混合。
[0051]
5)全血快速分离实验例如以下方法，但不仅限于以下方法。取新鲜全血样本1毫升加入制备好的全血快速分离管中，混匀充分，置于磁力架上静置1-3分钟即可获得血清或血浆。
[0052]
下文将结合实施例的方式展现高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物制造过程，高密度颗粒物标记特异性生物大分子过程和全血快速分离组合物的制造和性能评估。
[0053]
实施例1
[0054]
1)高分子聚合物-特异性生物大分子聚合物制备方法：
[0055]
以相对分子量400kd的聚丙烯酸-抗人红细胞抗体制备为例，但不仅限于此方法
[0056]
高分子聚合物为商品化的400kd聚丙烯酸，来源于默克公司，
[0057]
交联试剂为商品化的碳化二亚胺盐酸盐(edc.hcl)，来源于赛默飞世尔公司，
[0058]
生物大分子为商品化的抗人红细胞抗体，来源于杭州欣捷生物技术有限公司，
[0059]
在ph为6.0的条件下配制浓度为100微克的聚丙烯酸溶液10毫升，加入edc-hcl交联试剂3mg，室温反应10分钟，加入抗人红细胞抗体300毫克，室温搅拌反应120分钟，调整ph至7.5，浓缩至3毫升，即得到聚丙烯酸-抗人红细胞抗体聚合物。
[0060]
2)高密度颗粒物-标记特异性生物大分子制备方法：
[0061]
以颗粒平均粒径为30微米的羧基磁珠标记抗人红细胞抗体为例，但不仅限于此方法
[0062]
30微米的羧基磁珠为商品化的磁珠，来源于涛宇国际，货号：11-03-305
[0063]
交联试剂为商品化的碳化二亚胺盐酸盐(edc.hcl),来源于赛默飞世尔公司，
[0064]
生物大分子为商品化的抗人红细胞抗体，来源于杭州欣捷生物技术有限公司，在ph为6.0的条件下，取3克羧基磁珠，用缓冲液洗涤，磁分离器进行分离，重复3次，加入edc-hcl交联试剂30毫克，室温反应10分钟，再用缓冲液洗涤，磁分离器进行分离，重复3次，用100毫升缓冲液重悬，加入抗人红细胞抗体20毫克，室温搅拌反应120分钟，用ph 7.5的缓冲液洗涤，磁分离器分离，重复3次，用ph 7.5的pbs缓冲液重悬，即得到30微米磁珠标记的抗人红细胞抗体。
[0065]
3)全血快速分离组合物的配制，其中各组分用量均按重量体积比(w/v)，以下配方为例，但不仅限于该配方：
[0066][0067]
4)全血快速分离管制备方法，但不仅限于以下方法。取配制好的全血快速分离组合物200微升，加入促凝剂100微升混匀，均匀涂布于采血管壁，30℃环境下烘干，即可作为全血快速分离血清的分离管；或取配制好的全血快速分离组合物200微升，加入抗凝剂100微升混匀，均匀涂布于采血管壁，30℃环境下烘干，即可作为全血快速分离血浆的分离管。
[0068]
5)全血快速分离方法，以下方法为例，但不仅限于以下方法。取新鲜全血样本1毫升加入制备好的全血快速分离管中，混匀充分，置于磁力架上静置1-3分钟即可获得血清或血浆。
[0069]
实施例2全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0070][0071]
实施例3全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0072][0073]
实施例4全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0074][0075]
实施例5全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0076][0077]
实施例6全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0078][0079]
实施例7全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0080][0081]
实施例8全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0082][0083]
实施例9全血快速分离组合物组成(加入抗凝剂)
[0084][0085]
性能评估
[0086]
对上述实施例配制的血浆分离组合物并制备成的快速分离管，进行以下几项评估实验
[0087]
1)分离时间试验，以300微升人全血加入制备好的快速分离管开始计时至血细胞与组合物形成聚集物并沉淀，快速分离管中出现明显血浆和凝集物分离界限为止进行计时，且时间以秒为单位。
[0088]
2)测量生化和免疫标志物(n＝3)，取300微升人全血加入快速分离管中进行分离获得血浆，将血浆进行以下3个生化和免疫项目测定。作为对照试验，以300微升人全血加入按该方法制备的快速分离管，但未加入本发明的快速分离组合物，而采用离心方式的获取的血浆进行以下3个生化和免疫项目测定作为对照试验。
[0089]
生化项目：a、肌酐，b、乳酸，d、谷丙转氨酶
[0090]
免疫项目：a、降钙素原，b、d-二聚体，c、脑钠肽
[0091]
实施例2至实施例9的不同组合物分离时间(以血液中细胞凝集物和血清或血浆出现分离线为准，标准时间3分钟。)
[0092]
表1
[0093]
实施例分离时间(秒)实施例分离时间(秒)
实施例268实施例6112实施例376实施例7108实施例470实施例843实施例585实施例965
[0094]
实施例2至实施例9的不同组合物分离的血浆进行生化指标和免疫指标测定结果
[0095]
表2
[0096][0097]
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。