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电化学是在检测效率和成本上实现数量级下降的新一代IVD技术。其原理是： 1.用电化学传感检测代替了光学检测，省去了复杂且昂贵的光学器件；
2.用机器印刷代替了传统的手工试剂盒制作，节省了大量人力及时间耗费。
电化学检测是新一代IVD技术，国内了解较少，甚至与电化学发光的概念相混淆。本文对国际上主要的电化学IVD公司及产品加以介绍。
罗氏收购Genmark，下注电化学IVD引起业界关注
2021年3月15日，罗氏与分子诊断公司GenMark共同宣布，罗氏以每股24.05美元，总交易价值18亿美元现金收购GenMark分子诊断公司，参考Genmark在2020年营收1.71亿美元，该项收购估值高达10.5倍P/S。究竟GenMark是何方圣神，拥有什么技术亮点，值得罗氏以18亿美元近年来罕见的大手笔收购…… GenMark有两大核心技术：eSensor（电化学传感）技术和Electrowetting（电浸润）技术，同时依托于ePlex平台系统，使得GenMark系列产品脱颖而出。
eSensor技术eSensor技术特点：
（1）基于DNA杂交和电化学检测原理；（2）电化学传感检测，并非荧光或光学检测。
eSensor技术优势：
（1）检测中不易发生样品污染；（2）无需耗时的洗涤和制备步骤；（3）对生物标志物靶标具有高度特异性。
电信号的产生过程：（1）目标DNA与信号探针溶液混合，如果存在目标DNA，形成目标DNA&信号探针复合物；（2）目标DNA&信号探针复合物溶液进入微流控腔体内，目标DNA&信号探针复合物与预先固定在电极上的捕获探针结合；（3）通过电化学方法检测目标DNA。
Electrowetting技术
Electrowetting（电湿润）驱动是微流控技术中最为灵活的液体操控方式之一。芯片为上下两层结构，液体以液滴形式夹在两层结构中间进行操控。上层芯片加工有一公共电极，下层芯片表面加工多个独立的电极，电极表面覆盖绝缘层和疏水层。
下层芯片各电极可单独控制，电极通电时其表面张力减小，断电时表面张力升高。在相邻两电极间通断电，可使其表面的液滴由断电电极向通电电极移动。通过在不同电极间交替通电，可驱使液滴沿着电极排布的路径移动。
由于可采用低频交流电压驱动，被操控液滴中无电流通过，所以电湿润技术可以用来驱动各种水溶液，包括复杂生物试样（如血液等）。除驱动液滴外，电浸润技术还可以用来进行液滴的合并和拆分等操作，组合上述操作可实现溶液的量取、试剂和试样的混合等分析操作。
Electrowetting（电湿润）技术常出现在数字微流控（Digital microfluidics, DMF）领域。数字微流控是一种利用电信号操纵液滴在基底上运动，该技术被广泛用于光学、热学、电学及生物医药等领域，并在液体透镜和诊断试剂盒领域实现了商业化。这种电驱动主要通过电湿润实现，在电压的作用下，液滴吸附在导电基底上并发生运动。
ePlex平台系统
ePlex平台系统真正实现了“样本进，结果出”，是一款基于微流控技术的全自动化分子诊断设备。其主要优势体现在集核酸自动提取、扩增以及eSensor检测技术为一体，实现了基因的快速、自动化检测。ePlex平台系统可在2小时内提供检测结果，8小时可处理96个检测样品，同时具有远程服务能力，可提供远程警报以通知从业人员测试结果,能够最大限度地减少系统停机时间，确保患者和医生能够获得快速测试结果。
国际上电化学IVD领域有哪些主要公司
01（英国）Atlas Genetics公司电化学核酸检测，产品尚未进入中国
Atlas Genetics是一家专注POCT分子诊断的英国公司，由John Clarkson博士于2005年7月创立。Atlas Genetics开发的io系统可在30分钟内诊断传染性疾病，这意味着在很短的时间内病人就能够接受检测和治疗。2016年12月15日，万孚生物发布公告，其全资子公司香港万孚使用银行贷款1,435万英镑（约合人民币1.25亿元）以每股199.74英镑（约合人民币1738元）的价格认购Atlas Genetics Ltd（以下简称AG）公司新增发行的71,845股D轮优先股股份。增资后香港万孚将持有AG公司总股本约13.63%的股权，照此计算AG的估值是人民币9.17亿元。Atlas疑似更名为binx health并在2021年E 轮融资中筹集了1.04 亿美元。
该平台是FDA批准的第一个用于检测衣原体和淋病的快速分子POCT产品，采用了被标记的电化学物质探针来取代常规的荧光标记探针，与微流控技术相结合，主要用于性传播疾病和医院获得性感染的检测。需要注意的一点是，和市场上其他分子诊断类检测仪器不同的是，io测试仪器并非采用光学法来检测目标产物，而是采用该公司独家研发的电化学检测方法联合微流控技术。
也正是因为检测方法的不同，所以仪器中就不需要光学法检测的复杂光学器件，仪器的大小就能够做的足够小，同时重量上也比较轻，便于战地医院或野外实地检测的携带，同时电化学法检测所需要的电路器件的成本也远低于光学器件，所以该io测试仪器的制造成本也比其他光学法仪器要低得多，这也许是AG公司成功的一个重要原因。
AG公司的io测试仪器是真正意义上的小型化（大小为：277*275*384mm，重量约为10kg），便携式POCT产品，该仪器包含有一个小的，低成本，易于制造的io模块，具有检测速度快，结果准确，容易使用等诸多优点。
进一步地，美国FDA已对binx io系统授予临床实验室改进修正案（CLIA）豁免权，可用于检测衣原体（CT）和衣原体和淋球菌（NG）。该平台此前已取得FDA 510(k)许可，允许用于检测中度和高度复杂场所中的男女样本。CLIA豁免许可允许binx在全美220000多个具有CLIA豁免证书的地点中，包括任何方便可达的地点，如OBGYN和初级保健办公室、紧急护理设施、社区卫生诊所、STD诊所和零售场所，对CT/NG进行单次就诊检测，而不仅是应用于大型的中心医院，中心实验室，这无疑会迎来快速扩张的机会。
02（美国）Genmark Diagnostics公司电化学核酸检测，产品尚未进入中国
Genmark Diagnostics, Inc.是一家分子诊断学公司，于2010年2月在特拉华州成立。致力于其具有专利产权的电子传感（eSensor）探测技术的开发与商业化。公司具有专利产权的电化学技术可使得在一个样本中快速、准确同时高敏感地探测出72种不同的生物标记。
ePlex 的优势主要是集核酸自动提取、扩增以及eSensor检测技术为一体，实现了基因的快速检测。ePlex操作人员仅仅需要将病人原始或简单处理的样本放入一个试剂盒中，就可以在90分钟之内得到结果并且中间不需要进行任何操作。ePlex系统主要是针对感染性疾病诊断市场。最初的诊断项目包括革兰阳性和阴性菌鉴定、呼吸系统感染性疾病诊断、胃肠道感染诊断、HCV(丙肝)基因型鉴定、中枢神经系统感染诊断及真菌病原菌诊断。其产品特点：
1）使用了数字微流控技术（digital microfluidics），整个反应是以电浸润法（EWOD）来对液滴在平面电极阵列中进行操控来实现的。
2）采用了类似于Atlas Genetics io产品的电化学检测来取代常规的荧光检测。与Atlas Genetics io不同的是，非对称扩增产生大量单链DNA后，单链DNA跟两个探针结合。一条探针被固定在电极上，一条探针被电化学标记物标记(跟Atlas Genetics io的一样的标记物)。单链DNA先一端与固定探针结合，再另一端与标记的探针结合，因为标记探针靠近了电极，从而检测到了电信号改变。同样的，电化学检测使得检测更灵敏，检测设备更紧凑，成本也更低。 2021年3月15日，罗氏和GenMark Diagnostics就已达成最终收购，两者共同宣布，罗氏将以18亿美元收购Genmark Diagnostics。
03（英国）LumiraDx公司电化学免疫检测，产品尚未进入中国
LumiraDx公司于2014年在英国成立，是一家即时（POC）诊断公司，致力于通过30多种检测试剂盒的产品线推动诊断检测的转化，涵盖感染性疾病、心血管疾病、糖尿病和凝血障碍等常见健康状况领域。公司创始人是IVD教父级的开创者Ron Zwanziger（POCT霸主Alere的创始人），该公司专注于POC诊断平台的开发、制造和商业化，使用云平台来整合卫生系统网络和传输病人数据，以及利用数据制定个体化自我保健计划，从而改善个人的健康状况和整个医疗保健系统的效率。目前该公司已在全球交付了逾1.5万个诊断平台，并在90余个国家和地区推出了诊断项目，被政府和医疗机构部署于实验室、紧急护理、医生办公室、药房、学校和工作场所等地。
LumiraDx公司目前在市场上拥有5款LumiraDx诊断平台产品，并有10款产品计划在2022年底前进行监管审批，包括针对肌钙蛋白、流感/COVID和充血性心力衰竭的检测。该公司的凝血酶原国际标准化比值（INR）和D-二聚体（D-Dimer）诊断产品获得了CE认证，并已在欧洲获批上市。
LumiraDx产品依靠气体腔不同挤压来自动控制液体在单个毛细管内的运动，实现各个反应进程精确控制。传统的胶体金试纸是多个杂乱毛细管自动引导液体运动，不能控制反应进程。精确控制反应进程是依靠与这些微流体通道连接的电极获得的电信号（类似基于电化学原理的血糖试纸）来实现。与传统的电化学原理的血糖试纸则实质不同。采用传统的微流体通道技术+血糖检测的电极技术，诞生高级产品，横向流动技术向更高级别发展，横向流动技术的升级版在该产品得到完美体现。 2021年4月7日，美国彭博社报道Test Maker LumiraDx to Go Public in $5 Billion SPAC Deal诊断试剂制作商LumiraDx以50亿美元的估值通过SPAC在纳斯达克上市。
04（加拿大）Canary公司电化学免疫检测，产品尚未进入中国
加拿大的Canary于2012年成立于温哥华，其开发的Pelican COVID-19已完成CE认证，2分钟操作快速，超敏感抗原检测试剂，30秒出结果，用于COVID-19疑似患者唾液中SARS-CoV-2抗原核衣壳蛋白和刺突蛋白的定性检测。测试套件由手持式可重复使用阅读器和具有直接检测技术的一次性测试盒组成，每人份超快速测试包含：可重复使用的HUB、1个1次性传感器盒、1个1次性唾液收集器、2个1次性使用的唾液稀释液、USB充电线。
检出限为1fg / ml，与金标准RT-PCR参考测定有良好相关性。性能如下：全部人员PPA：98.2％，NPA：99.17％，无症状的个体 PPA：91.3％，NPA：99.17％。
Canary近日获得2000万美元战略投资，投资方为Horizon Technology Finance，Silicon Valley Bank。
05（美国）Cue Health公司电化学免疫和核酸检测通用平台，产品尚未进入中国
Cue Health,Inc.创立于2010年，是由Ayub Khattak和Clint Sever创建的ISO 13485认证公司，致力于开发和生产可用于临床或家庭环境的消费者类和专业医疗诊断类产品。Cue的使命是为医生和消费者创造可以提升他们获取可操作医疗数据的能力的工具。Cue健康监测系统是Cue开发的第一个连接的诊断平台。
公司产品包括Cue综合护理平台，Cue健康监测系统、Cue数据和创新层、Cue虚拟护理应用程序以及Cue生态系统集成和应用程序。由于新冠的爆发和产品的研发进度，2020年3月，产品获得了美国食品和药物管理局紧急使用授权，是首个批准的首个无需处方、可以家庭使用的分子试验产品，可在实验室或在护理点POC使用。新冠病毒COVID-19检测套件也是公司的第一个商业化诊断检测产品（非家庭场景产品）。核酸测试产品可以在20分钟内出结果（传统检测到报告需要8-12个小时），并直接和手机平台信息连通。
Cue 研发了一款小型、简便、快速的检测设备，可替代医学检验实验室，让用户在家中自行使用或是由专业医护人员操作，通过采集唾液、血液、鼻拭子等样本，使用先进的DNA/RNA扩增技术与免疫方法，检测流感、艾滋病等疾病。只需20分钟就可将准确的检测结果发送到用户的智能手机上，且排除掉99%的人工误差，保证结果的精准快速。据了解，该平台的检测准确率甚至超过了传统实验室，流感检测速度比常规检测方法快3倍。
2021年9月24日，Cue Health在美国纳斯达克上市，融资2亿美元，开盘上涨25%，收盘时估值29亿美元，约190亿人民币。Cue Health公司2021 年的全年收入为 6.181 亿美元（约合人民币40亿元），而 2020 年仅为 2300 万美元。其中针对公共部门的收入为 3.853 亿美元，针对私营部门收入为 2.328 亿美元。
06（中国）源景泰科电化学IVD产品研发平台
源景泰科成立于2018年，是集体外诊断试剂及配套设备研发、生产、销售及服务为一体的高科技公司。源景泰科除了进行传统荧光PCR试剂的研发外，还将精力投入到分子诊断相关核心部件、关键耗材及试剂的研发，已建立微流控PCR胶条和微流控电化学两大技术平台，用于开发高效、低成本的分子诊断系列产品。
源景泰科的微流控PCR仪及新冠病毒微流控PCR胶条试剂盒在2021年5月获得CE认证，已销往东南亚、中东、非洲的多个国家，国内试剂注册报证也在进行中。此外，该公司在完成电化学信号采集核心部件和专属耗材研发的基础上，2021年6月上市了第一代的电化学检测设备，被认为是目前中国电化学检测技术平台产业化进度处于第一阵营的企业。
2021年12月，源景泰科宣布获得来自医疗领域知名投资机构元生创投的融资，目前其正在利用电化学技术平台进行生化、免疫及核酸检测的商用化。------------------------------------------------------------------------------
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发表于 2022-5-3 21:03:47
