21世纪人类进入了信息时代，主要标志为信息处理技术的革命性变革、全球性通信的实现和信息产业的崛起。其科学基础是微电子技术和光电子技术，涉及各种电子材料、元器件、集成电路、光电子及通信和相应新产品、新技术、新工艺的研究、开发等。而即时检验（POC）诊断检测是指在检测点现场就可提供临床相关信息，不需要远程实验室的样品处理或分析。最普遍的例子有用于糖尿病护理的血糖仪以及家用怀孕测试试纸条。 目前用于人类健康的POC诊断检测的报道很多，本综述主要集中于POC诊断在畜牧兽医领域中的应用。人类健康和动物健康之间的热点问题要求兽医诊断的发展，除了人类健康本身需求外，伴侣动物主人愿意花费用于宠物健康、消费者越来越多关注于肉、蛋、奶的抗生素残留和传播疾病以及广泛的公众关心野生和家养动物传播疾病等因素，也驱动了诊断的发展。 1 血细胞和血液化学的测量 首款便携式动物检测仪广泛应用于血细胞分类的测定。最初由Becton-Dickenson公司研发用于人类的自动细胞计数仪也适用于动物，现在这类计数仪有几款商品化，如相对小型的台式系统（例如IDEXX LaserCyte Dx血液分析仪）和Abaxis Vetscan系统。白细胞数异常可作为感染的指标，可用于牛乳房炎的检测。 同样，血气和电解质自动分析仪最初是由i-STAT公司开发用于人类的，目前也适用于动物。便携式血液分析仪经常用在小诊所，甚至作为激烈的马竞赛中的便携式兽医设施。Abaxis公司售卖一种用于血气和电解质化学的手持式分析仪，仪器重0.64千克，使用95微升血液，2分钟内即可得到结果。除了血气仪，一种特殊的模块可用于检测心肌肌钙蛋白，作为心肌损伤的指标。 2 特定传染病的检测 用于人类特定传染病的设备用于适应动物的研究进展较为缓慢，但相关工作也在有条不紊地展开。现在有数个公司售卖用于犬恶性丝虫病的层析试纸条，它广泛用于小动物诊所。用于犬和猫的其他基于层析免疫测定法的设备也有商品化可用，包括可检测犬细小病毒、埃立克体、贾第鞭毛虫、无浆体、莱姆病和猫白血病/免疫缺陷病毒。检测过程大约10～15分钟，无需读数仪。 用于兽医传染病更复杂的生物传感器必需满足下列要求：设备和试剂的运输、操作简便、低价以及以可操作和有效格式的数据呈现。与层析检验相比，IDEXX SNAP检验基于三明治免疫测定，增加了标记和清洗，提高了信号分辨，此诊断系统包含一个重0.66千克的读数仪，它记录检测步骤的时间以及将单个样品的高达六种检验的数据传输到中央记录保存的文档中。此系统可用于下列宠物疾病的诊断：犬恶性丝虫病、埃立克体、莱姆病、猫白血病/免疫缺陷病毒、贾第鞭毛虫、细小病毒、犬或猫的胰腺炎和猫的心脏病。因为犬常作为利什曼原虫的储存宿主，将利什曼病传染到人，目前也有用于利什曼病的SNAP检验。 除了用于犬和猫的检测外，Abaxis公司售卖一种FDA批准的用于A型禽流感的层析试纸条，可用于鸡、鸭、火鸡和鹅的检测。使用通过气管、口咽部或泄殖腔拭子采集到的样品，15分钟内可得出结果，人员只需稍加技术培训就可操作。 有学者报道了使用便携式表面等离子体共振（SPR）生物传感器，其结合了一种替代抗体的适配体，从家禽泄殖腔拭子中检测H5N1毒株，在1.5小时内完成，敏感性比ELISA高10倍，对其他6株流感毒株无交叉性。当然，该设备的成本和复杂性仍然是有问题的。 对沙门菌的检测特别关注，是由于它可从禽粪便、肉或蛋传播给人类。现已证明了使用便携式、低成本反射计可分析感染沙门菌鸡的血清，来源于不同鸡的血清与不同沙门菌株的反应性不同，作为炎症反应标记物的C反应蛋白也能同时被检测。样品通过芯片后无需标记或加入试剂，结果是定量的。进而对两个不同沙门菌株反应和C反应蛋白的测定可以在单张芯片上进行。然而芯片和读数仪的实验仍需要两个注射泵和一个八通阀，所以将此分析系统移入鸡棚仍有一些工程需要。 因为牛奶的易得性和价值高，其用于检测是一个有吸引力的样品基质。有学者检验了作为感染指标的牛奶中的布鲁菌抗体，在包被了灭活布鲁菌的光纤表面产生了化学发光信号。虽然检测步骤较多，但敏感性显著比标准实验室ELISA的高。布鲁菌引人关注，是因为它能从野生偶蹄类动物传播到家牛，许多国家要求在政府认可的实验室进行分析。 3 促进育种的试验 为了方便人工授精，已建立了数种检测牛排卵的方法。从奶中监测孕酮水平证明比监测发情更加有效，这不仅能预测排卵，而且还能检测怀孕和繁殖力问题。ELISA、安培型生物传感器和光学生物传感器都用到牛奶孕酮的竞争免疫实验中，但目前还没有成功的商品化产品。对马的孕酮检测以记录发情周期或确认怀孕也有市场，这对于人工授精和胚胎移植特别重要。对于马更关键的检测是用于马驹免疫球蛋白上，出生后的小马驹在没吃到母乳中母源免疫球蛋白时，处在免疫缺陷状态，对感染高度易感。IDEXX研发了相关的SNAP检测。另外一个常见的问题是马驹肉毒梭菌毒素中毒，由生物防御团体研发的现场检测能满足这一需要。 4 药物残留分析 另外一个引人关注的兽医领域是对肉和奶的药物残留进行筛选检验。目前用于抗生素检测的研发已30多年，包括消除任何样品的制备、使用复杂设备的小型化和同时对多种抗生素进行高通量分析等关键问题仍需进一步改进。 SPR是一种实时、无标记的测量方法，可同时运行多个检测，目前已经成功应用到牛奶和猪胆汁磺胺类药物的检测，检测下限低于标准的实验室方法。相同的设备也用于检测小牛犊尿中的非法促生长药物。使用抗体芯片，成像SPR能够检测牛奶中更广泛的抗生素残留。 mBio诊断公司研发的便携式生物传感器，可以对奶中三种抗生素同时进行定量免疫检测，不需要样品制备，灵敏度达到0.13～2ng/mL(纳克每毫升），符合欧洲法律要求。该装置基于一次性模块的短暂发光，包括荧光试剂和捕获抗体斑点改性的平面波导。它使用简单，便宜，操作界面友好。 丝网印刷电化学传感器用于奶中抗生素检测不太敏感，但是使用比较简单。丝网印刷碳电极用于牛毛发中违禁抗生素克伦特罗的检测，它是一种竞争免疫检测方法，产生电活性产物，具有极好的灵敏度（0.008 ng/mL），但制备样品需要2小时，操作步骤繁琐，需使用危害化学品。 5 未来发展方向 目前便携式诊断检测进入兽医市场最大的挑战是没有说服兽医去使用它们。此外，成本的障碍、使用的方便性和储存稳定性也是关键因素。目前包括克隆试剂、特别是合成抗体、生物制剂和光电子电路的喷墨打印、有机光学、轧辊制造和装配等在内的制造技术，有望使成本下降，出现更可靠的检测方法。 传统POC诊断方法快速、简单，但在准确性和灵敏度上存在巨大问题。目前许多研究者集中于基于纸质和印刷电极技术，作为制造POC诊断系统的材料。这些技术可负担得起、灵敏、使用友好、快速，而基于微米/纳米级别的印刷电极，可为未来POC工具的生产提供高度敏感和特异的生物传感器。目前应用的纳米材料主要有金纳米颗粒、碳纳米管、磁性纳米和石墨烯。如有学者构建了基于电化学磁性微珠的生物传感器平台，可应用于人布鲁菌、牛布鲁菌和口蹄疫的检测。也有基于纳米技术的POC检测结核菌的报道。纳米材料可以作为负荷信号标记物的载体或直接作为用于敏感和特定检测分析物的报告信号。当作为功能材料使用时它们可加速电子转移。纳米材料的理化特性都能修饰成具有不同具体特征的所需材料，包括大小、形状、组成、构建以及其他。由于具有高比表面积、优良的电子特性和化学稳定性，这些材料可以提高检测系统的灵敏度和特异性，也能增加实验的可重复性和可靠性。 最近几年微纳流控技术迅猛发展起来，特别是在POC检测应用上。它实现了POC装置的小型化和分析过程的自动化，构建所谓芯片实验室平台，显示了巨大的优越性，比如较低的试剂消耗、样品制备自动化、处理时间缩短、成本低、减少接触危害品、检测精度高、通用等。智能手机便宜、易用，非常适合与微流控装置集成，下一代POC系统将与网络中心数据链通过有线或无线互联，作为终端使用。 先进的纳米材料和微流控芯片技术与先进的低成本、小型的电化学和光学传感器的结合，拓宽了POC诊断的应用范围，有可能成为资源有限的发展中国家POC诊断的新兴领域。按照估计的9.3%年均复合增长率来计算，从2013年到2018年，全球POC市场有望达到27.5万亿美元。便携和低价等关键因素促使了POC诊断技术的蓬勃发展，也带来了无限商机。

文章来源：《畜牧兽医科学》 网址: http://www.cmsykx.cn/qikandaodu/2020/0806/462.html