آزمایش خون ECL چیست؟ روش اندازه گیری و کاربرد

مقدمه: آزمایش خون ECL یا Electrochemiluminescence یک روش پیشرفته برای اندازه‌گیری مقدار دقیق مواد مختلف در خون است. این روش از ترکیب الکتروشیمی و لومینسانس (نورتابی) برای تشخیص و اندازه‌گیری مقادیر کم مواد استفاده می‌کند. برخی از کاربردهای اصلی این روش شامل اندازه‌گیری هورمون‌ها، مارکرهای تومور و دیگر مولکول‌های بیولوژیکی مهم در خون می‌باشد.

در این روش، آنتی‌بادی‌های خاصی که به ماده هدف متصل می‌شوند، استفاده می‌شود. هنگامی که ماده هدف (مثل هورمون یا مارکر تومور) به این آنتی‌بادی‌ها متصل می‌شود، واکنش شیمیایی خاصی اتفاق می‌افتد که منجر به تولید نور می‌شود. شدت نور تولید شده با غلظت ماده هدف در خون متناسب است و می‌تواند با دقت بالا اندازه‌گیری شود.

این روش به دلیل حساسیت و دقت بالای خود در تشخیص مواد کم‌مقدار و همچنین قابلیت اتوماسیون و سرعت بالای انجام تست، بسیار مورد توجه است و در آزمایشگاه‌های پزشکی مدرن به کار می‌رود.

درنتیجه الکتروشیمیلومینسانس (ECL) یک فرآیند انتشار نور است که در آن گونه های تولید شده در سطح الکترود تحت واکنش انتقال الکترون اگزرگونیک قرار می گیرند تا حالت های برانگیخته ای را ایجاد کنند که نور ساطع می کنند. مکانیسم ECL را می توان به دو مسیر تقسیم کرد، مسیر نابودی و مسیر کوراکتانت. در مسیر نابودی، تنها یک امیتر برای تولید ECL مورد نیاز است، در حالی که در مسیر کوراکتانت، هم امیتر و هم کورآکتانت درگیر هستند.

آزمایش خون ECL چیست؟

آزمایش ECL یک روش اندازه‌گیری است. سنجش الکتروشیمیلومینسانس (ECL) می تواند برای تشخیص و تعیین کمیت حضور و سمیت نوروتوکسین خاص بر اساس سیگنال ECL استفاده شود. حساسیت‌هایی مشابه با سنجش زیستی موش نشان داده شده است که با گذشت زمان در چند ساعت در مقایسه با روز به نتیجه می‌رسد.

مطلب پیشنهادی: آزمایش خون چیست؟

ECL از فرمت ایمونواسی با یک آنتی بادی و مهره پارامغناطیس نشاندار استفاده می کند که نوروتوکسین را جذب می کند. یک آنتی بادی تشخیص دوم استفاده می شود که با یک کلات برچسب گذاری شده است. هنگامی که سم وجود دارد، شناسایی و جذب آنتی بادی ها یک کمپلکس ایمنی را تشکیل می دهند. این کمپلکس ایمنی منجر به تشکیل یک مهره پارامغناطیس با برچسب کلات می شود. آهنربایی روی سطح الکترود درون ابزار، دانه های پارامغناطیس را جمع می کند. کلات روی سطح مهره یک سیگنال ECL تولید می کند که می تواند توسط دستگاه اندازه گیری شود.

آزمایش خون ECL چه کاربردی دارد؟

آزمایش خون ECL برای تشخیص و اندازه‌گیری دقیق چندین ماده مختلف در خون استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین مواردی که این آزمایش برای آنها تجویز می‌شود عبارتند از:

هورمون‌ها

• هورمون‌های تیروئید (مثل TSH، T3، و T4)
• هورمون‌های جنسی (مثل تستوسترون، استروژن، و پروژسترون)
• هورمون‌های استرسی (مثل کورتیزول)

در رابطه با آزمایش هورمونی و آزمایش تیروئید بیشتر بخوانید.

مارکرهای تومور

• PSA (آنتی‌ژن اختصاصی پروستات) برای تشخیص سرطان پروستات (در رابطه با سرطان پروستات بیشتر بخوانید.)
• CA-125 برای تشخیص سرطان تخمدان
• CEA (آنتی‌ژن کارسینوئمبریونیک) برای تشخیص سرطان‌های مختلف مانند سرطان کولورکتال

در رابطه با آزمایش سرطان بیشتر بخوانید.

مارکرهای قلبی

• تروپونین برای تشخیص آسیب‌های قلبی و حمله قلبی
• BNP (پپتید ناتریوریتیک نوع B) برای تشخیص نارسایی قلبی

در رابطه با آزمایش بیماری های قلبی بیشتر بخوانید.

مارکرهای التهابی

• CRP (پروتئین واکنشی C) برای تشخیص التهابات و عفونت‌ها

مطلب پیشنهادی: آزمایش CRP چیست؟

آنتی‌بادی‌ها و پروتئین‌های خاص

• آنتی‌بادی‌های خود ایمنی برای تشخیص بیماری‌های خودایمنی مانند لوپوس و آرتریت روماتوئید
• مارکرهای عفونت مانند HBsAg برای تشخیص هپاتیت B

در رابطه با آزمایش STD، آزمایش روماتیسم و بیماری لوپوس بیشتر بخوانید.

ویتامین‌ها و سایر مواد بیوشیمیایی

• ویتامین D برای ارزیابی سلامت استخوان‌ها و سیستم ایمنی
• سایر مواد بیوشیمیایی مرتبط با عملکرد کلیه‌ها و کبد

در رابطه با آزمایش ویتامین D، آزمایش کلیه و آزمایش کبد بیشتر بخوانید.

این روش به دلیل دقت بالا، حساسیت زیاد، و توانایی اندازه‌گیری مقادیر بسیار کم مواد در نمونه‌های خون، در تشخیص و پایش بسیاری از بیماری‌ها و شرایط بالینی بسیار مفید است.

نحوه انجام آزمایش ECL خون

آزمایش ECL یک روش اندازه‌گیری است. در این روش، از یک تکنیک ترکیبی از الکتروشیمی و لومینسانس (نورتابی) برای تشخیص و اندازه‌گیری مواد مختلف در نمونه‌های بیولوژیکی مانند خون استفاده می‌شود. این روش به ویژه برای اندازه‌گیری دقیق و حساس مولکول‌ها و بیومارکرها کاربرد دارد. مراحل انجام عبارتند از:

آماده‌سازی نمونه

ابتدا نمونه خون از بیمار گرفته می‌شود و مراحل اولیه‌ای مانند سانتریفیوژ برای جداسازی سرم یا پلاسما از سلول‌های خونی انجام می‌شود. سپس، نمونه آماده‌شده در ظروف یا میکروپلیت‌های ویژه برای آزمایش قرار داده می‌شود. این مرحله شامل فرایندهای پیش‌تصفیه و آماده‌سازی برای حذف مواد مزاحم و تضمین دقت اندازه‌گیری است. آماده‌سازی دقیق نمونه اهمیت زیادی دارد زیرا هر گونه ناخالصی یا خطا می‌تواند به نتایج نادرست منجر شود. این مرحله شامل کنترل دما، pH و غلظت مواد شیمیایی مختلف برای حفظ شرایط مناسب واکنش نیز می‌شود.

مطلب پیشنهادی: شرایط نمونه گیری آزماش خون

اضافه کردن آنتی‌بادی‌های خاص

در این مرحله، آنتی‌بادی‌های خاص که به ماده هدف متصل می‌شوند، به نمونه اضافه می‌شوند. این آنتی‌بادی‌ها به یک مولکول لومینسانس متصل شده‌اند. آنتی‌بادی‌ها به عنوان پروتئین‌های خاصی طراحی شده‌اند که توانایی شناسایی و اتصال به مولکول‌های هدف را دارند. پس از اتصال، این آنتی‌بادی‌ها مولکول هدف را به یک مولکول لومینسانس متصل می‌کنند. اهمیت این مرحله در این است که اطمینان حاصل شود که فقط مولکول‌های هدف به طور اختصاصی شناسایی و اندازه‌گیری می‌شوند، بدون تداخل از سایر مواد موجود در نمونه.

انجام واکنش الکتروشیمیایی

سپس، نمونه در یک محفظه ویژه قرار می‌گیرد و تحت تأثیر یک ولتاژ الکتریکی قرار می‌گیرد. این ولتاژ الکتریکی واکنش‌های شیمیایی را تحریک می‌کند که منجر به تولید محصولات فعال لومینسانس می‌شود. واکنش‌های الکتروشیمیایی شامل انتقال الکترون‌ها بین مواد واکنش‌دهنده و الکترودها هستند که باعث ایجاد تغییرات شیمیایی و تولید نور می‌شوند. این مرحله شامل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته برای کنترل دقیق ولتاژ و شرایط واکنش است. هدف این است که واکنش بهینه‌ای ایجاد شود که منجر به تولید نور با بالاترین شدت و پایداری ممکن شود.

تولید نور (لومینسانس)

واکنش شیمیایی در مرحله قبلی منجر به تولید نور (لومینسانس) می‌شود. مولکول‌های لومینسانس تولید شده در واکنش الکتروشیمیایی با آزاد کردن انرژی به شکل نور، سیگنال‌هایی را تولید می‌کنند. شدت نور تولید شده به غلظت ماده هدف در نمونه بستگی دارد. در این مرحله، مولکول‌های لومینسانس به حالت انرژی پایین‌تر برمی‌گردند و در این فرآیند، نور تولید می‌کنند. این نور به عنوان سیگنالی برای شناسایی و اندازه‌گیری ماده هدف استفاده می‌شود. این فرآیند به دقت و حساسیت بالایی نیاز دارد تا بتواند حتی مقادیر بسیار کم مواد را تشخیص دهد.

اندازه‌گیری شدت نور

در نهایت، شدت نور تولید شده توسط یک دستگاه لومینومتر اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه قادر است شدت نور تولید شده را با دقت بسیار بالا تشخیص و ثبت کند. شدت نور اندازه‌گیری شده با غلظت ماده هدف در نمونه مرتبط است و می‌تواند با استفاده از یک منحنی استاندارد به غلظت دقیق تبدیل شود. در این مرحله، داده‌های حاصل از اندازه‌گیری به سیستم‌های تحلیلی منتقل می‌شوند که قادر به تفسیر و تبدیل سیگنال‌های نوری به مقادیر کمی و قابل استفاده هستند. این مرحله نهایی است که نتایج دقیق و قابل اعتمادی را برای استفاده در تشخیص و درمان فراهم می‌کند.

چه آزمایش هایی را به روش ECL اندازه گیری می کنند؟

روش ECL به دلیل دقت و حساسیت بالای خود در اندازه‌گیری مواد مختلف، در بسیاری از آزمایش‌های پزشکی و بیوشیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از آزمایش‌های کلیدی که با استفاده از این روش انجام می‌شوند عبارتند از:

1. هورمون‌ها

هورمون‌های تیروئید:

• TSH (Thyroid-Stimulating Hormone): هورمون تحریک‌کننده تیروئید است که توسط غده هیپوفیز تولید می‌شود و نقش مهمی در تنظیم تولید هورمون‌های تیروئید T3 و T4 دارد. افزایش یا کاهش TSH می‌تواند نشان‌دهنده مشکلات تیروئیدی مانند هیپوتیروئیدیسم (کم‌کاری تیروئید) یا هیپرتیروئیدیسم (پرکاری تیروئید) باشد.
• T3 (Triiodothyronine) و T4 (Thyroxine): این هورمون‌ها توسط غده تیروئید تولید می‌شوند و نقش حیاتی در متابولیسم بدن دارند. اختلالات در سطح این هورمون‌ها می‌تواند به مشکلات متابولیک و انرژی بدن منجر شود.

هورمون‌های جنسی:

• تستوسترون: هورمون اصلی مردانه که توسط بیضه‌ها تولید می‌شود و نقش مهمی در توسعه ویژگی‌های جنسی مردانه، توده عضلانی و میل جنسی دارد. اندازه‌گیری سطح تستوسترون برای ارزیابی اختلالات جنسی و ناباروری مردان انجام می‌شود.
• استروژن: هورمون اصلی زنانه که توسط تخمدان‌ها تولید می‌شود و در تنظیم سیکل قاعدگی و توسعه ویژگی‌های جنسی زنانه نقش دارد. تغییرات در سطح استروژن می‌تواند به مشکلاتی مانند ناباروری و سندرم پلی‌کیستیک تخمدان منجر شود.
• پروژسترون: هورمون دیگری که توسط تخمدان‌ها تولید می‌شود و نقش مهمی در آماده‌سازی رحم برای بارداری و حفظ آن دارد. سطح پروژسترون معمولاً برای ارزیابی عملکرد تخمدان و تشخیص مشکلات بارداری اندازه‌گیری می‌شود.

هورمون‌های استرسی:

• کورتیزول: هورمون استرس که توسط غده فوق کلیوی تولید می‌شود و نقش مهمی در پاسخ به استرس، تنظیم قند خون و متابولیسم چربی‌ها و پروتئین‌ها دارد. سطح کورتیزول برای تشخیص اختلالات آدرنال مانند سندرم کوشینگ و بیماری آدیسون اندازه‌گیری می‌شود.

2. مارکرهای تومور

• PSA (Prostate-Specific Antigen):
  PSA یک پروتئین تولید شده توسط غده پروستات است. سطح PSA در خون می‌تواند برای تشخیص سرطان پروستات، هیپرپلازی خوش‌خیم پروستات (BPH) و التهاب پروستات (پروستاتیت) استفاده شود. افزایش سطح PSA معمولاً نشان‌دهنده نیاز به بررسی‌های بیشتر مانند بیوپسی پروستات است.
• CA-125:
  CA-125 یک آنتی‌ژن تولید شده توسط سلول‌های سرطان تخمدان و برخی از دیگر سرطان‌ها است. این مارکر به ویژه برای تشخیص و پایش درمان سرطان تخمدان استفاده می‌شود. سطح بالای CA-125 می‌تواند نشان‌دهنده وجود سرطان تخمدان باشد، اگرچه ممکن است در برخی شرایط خوش‌خیم نیز افزایش یابد.
• CEA (Carcinoembryonic Antigen):
  CEA یک آنتی‌ژن تولید شده توسط برخی از سلول‌های سرطانی است که معمولاً برای تشخیص و پایش سرطان‌های کولورکتال، پستان، ریه و پانکراس استفاده می‌شود. افزایش سطح CEA می‌تواند نشان‌دهنده وجود یا عود سرطان باشد.

3. مارکرهای قلبی

• تروپونین:
  تروپونین یک پروتئین موجود در سلول‌های عضله قلب است که به تنظیم انقباض عضله کمک می‌کند. افزایش سطح تروپونین در خون معمولاً نشان‌دهنده آسیب به عضله قلب، مانند حمله قلبی (میوکاردیال انفارکتوس) است. این مارکر بسیار حساس است و به طور گسترده‌ای برای تشخیص زودهنگام و پایش حمله قلبی استفاده می‌شود.
• BNP (B-type Natriuretic Peptide):
  BNP یک هورمون تولید شده توسط قلب است که در پاسخ به افزایش فشار و حجم خون تولید می‌شود. سطح بالای BNP در خون معمولاً نشان‌دهنده نارسایی قلبی است. این مارکر برای تشخیص نارسایی قلبی و ارزیابی شدت آن و همچنین پایش اثربخشی درمان استفاده می‌شود.

4. مارکرهای التهابی

• CRP (C-reactive Protein):
  CRP یک پروتئین تولید شده توسط کبد در پاسخ به التهاب است. سطح CRP در خون می‌تواند به سرعت افزایش یابد و نشان‌دهنده التهاب حاد یا عفونت در بدن باشد. این مارکر به طور گسترده‌ای برای تشخیص و پایش عفونت‌ها، بیماری‌های التهابی مزمن مانند روماتوئید آرتریت و ارزیابی خطر بیماری‌های قلبی استفاده می‌شود.

5. آنتی‌بادی‌ها و پروتئین‌های خاص

• آنتی‌بادی‌های خود ایمنی:
  آنتی‌بادی‌های ضد سلولی (autoantibodies) پروتئین‌هایی هستند که توسط سیستم ایمنی بدن تولید می‌شوند و به اشتباه به بافت‌های بدن حمله می‌کنند. مثال‌هایی از این آنتی‌بادی‌ها شامل آنتی‌بادی‌های ضد هسته (ANA) برای تشخیص لوپوس، آنتی‌بادی‌های ضد CCP برای تشخیص روماتوئید آرتریت و آنتی‌بادی‌های ضد TPO برای تشخیص تیروئیدیت هاشیموتو هستند.
• مارکرهای عفونت:
  HBsAg (Hepatitis B Surface Antigen): آنتی‌ژن سطحی هپاتیت B که وجود آن در خون نشان‌دهنده عفونت فعال هپاتیت B است. این مارکر برای تشخیص و پایش هپاتیت B استفاده می‌شود.
• HIV:
  آزمایش آنتی‌بادی و آنتی‌ژن HIV برای تشخیص عفونت HIV استفاده می‌شود. این آزمایش‌ها معمولاً شامل اندازه‌گیری آنتی‌بادی‌های ضد HIV و آنتی‌ژن p24 HIV است که می‌تواند وجود عفونت HIV را در مراحل اولیه شناسایی کند.

مطلب پیشنهادی: HIV و ایدز: علائم، علل، انتقال، تشخیص و درمان

6. ویتامین‌ها و سایر مواد بیوشیمیایی

• ویتامین D:
  ویتامین D نقش حیاتی در سلامت استخوان‌ها و سیستم ایمنی دارد. سطح ویتامین D معمولاً برای ارزیابی وضعیت تغذیه‌ای و تشخیص کمبود ویتامین D که می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند نرمی استخوان (استئومالاسی) و پوکی استخوان (استئوپروز) شود، اندازه‌گیری می‌شود.
• فریتین:
  فریتین یک پروتئین ذخیره‌کننده آهن در بدن است. سطح فریتین در خون می‌تواند برای ارزیابی ذخایر آهن و تشخیص کم‌خونی فقر آهن استفاده شود. سطح پایین فریتین معمولاً نشان‌دهنده کمبود آهن است، در حالی که سطح بالای آن ممکن است نشان‌دهنده التهاب یا بیماری‌های مزمن باشد.
• انسولین:
  انسولین هورمونی است که توسط پانکراس تولید می‌شود و نقش کلیدی در تنظیم قند خون دارد. اندازه‌گیری سطح انسولین برای تشخیص دیابت نوع 1 و 2، سندرم متابولیک و مقاومت به انسولین استفاده می‌شود. در رابطه با بیماری پانکراس و سرطان پانکراس بیشتر بخوانید.

در رابطه با آزمایش قند خون بیشتر بخوانید.

7. داروها و مواد شیمیایی خاص

سطح داروها در خون:

اندازه‌گیری سطح داروها در خون برای پایش میزان داروهای خاص به منظور تنظیم دوز درمانی و اطمینان از اثربخشی و ایمنی درمان استفاده می‌شود. مثال‌هایی از این داروها شامل داروهای ضد صرع، داروهای ضد روان‌پریشی و داروهای ضد انعقاد خون مانند وارفارین است.

مارکرهای بیوشیمیایی دیگر:

• آلبومین: پروتئین اصلی پلاسمای خون که برای ارزیابی عملکرد کبد و کلیه و تشخیص مشکلات تغذیه‌ای اندازه‌گیری می‌شود.
• گلوبولین: گروهی از پروتئین‌ها که شامل آنتی‌بادی‌ها (ایمونوگلوبولین‌ها) هستند و برای ارزیابی عملکرد سیستم ایمنی و تشخیص بیماری‌های التهابی و عفونت‌ها اندازه‌گیری می‌شوند.
• پروتئین‌های دیگر: مانند پروتئین C و S برای ارزیابی خطر ترومبوز و مشکلات انعقادی.