占领高端血液分析技术最前沿——记2020国家技术发明二等奖项目血液细胞荧光成像染料的创制及应用

  自2011年起,高端五分类血液细胞分析系统累计销售超万台、荧光染料试剂销售额超20亿元,迫使传统垄断性的跨国公司产品降价、撤出中国市场,降低了患者医疗成本,并在多个国家和地区的上千家医院投入应用……这就是近日获得2020年度国家技术发明奖二等奖的技术成果——血液细胞荧光成像染料的创制及应用。

  创制多系列荧光识别染料 用于五分类血液分析系统

  血细胞分析是临床三大常规检验之首,我国每年有10多亿人次进行血液细胞分析。由于高端血液分析技术具有超高技术门槛,多家国际知名企业投入重金进行尝试,却均未获成功,市场多年来一直被希森美康、库尔特、雅培、西门子、堀场五大巨头所把持。

  近年来,作为临床血液检测的基础设备,五分类血液细胞分析系统被列入中国尚未掌控的核心技术清单第15位。其关键难点就是开发具有血液细胞分类选择性的荧光成像染料。

  为了改变上述局面,大连理工大学化工学院樊江莉教授课题组历经数年潜心研究,和深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司强强联手,通过染料荧光探针创新、关键染料创制、产业应用联动,自主创制了多系列荧光识别染料,并成功应用于五分类血液细胞分析系统,在世界双寡头竞争格局中占据了一席之地,使我国在该领域一跃站到了全球最前沿。

  实现三项原始技术创新 整体技术水平国际领先

  据樊江莉介绍,该项技术成果围绕生物医学用靶向性染料分子结构与性能关系,在以下三方面进行了技术创新:一是发展了增强激发态电子转移的染料分子设计方法。项目团队基于“增强型PET”机理设计超灵敏次氯酸荧光识别染料,降低了背景荧光干扰,检测限降至0.56纳米,响应时间快至1秒,实现了通过检测细胞自身次氯酸水平来识别癌细胞。

  二是发明了靶向肿瘤细胞的荧光识别染料。项目团队提出用抑制剂作为PET猝灭基团和癌细胞标志酶识别基团,得到了COX-2专一性识别的荧光染料,可以选择性地点亮肿瘤细胞中的高尔基体,实现了肿瘤细胞与非肿瘤细胞的荧光区分。

  三是发明了活细胞DNA近红外荧光识别染料。项目团队选择性与DNA小沟槽结合后,荧光量子产率增强97.3倍,远高于商业化染料溴化乙锭的13.5倍,实现在活细胞荧光成像中对细胞核特异性染色以及流式细胞术中对DNA定量检测。

  2019年3月26日,该项技术成果在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定专家组一致认为该成果具有显著的创新性,整体技术水平处于国际领先,建议进一步加大推广应用的力度。

  打破国际公司技术垄断 填补高端检验产品空白

  以上述三项创新研究成果为核心技术,樊江莉课题组在细胞核酸荧光染色检测技术等方面取得突破,实现了对白细胞幼稚细胞、网织红细胞、有核红细胞和体液细胞的定量检测,在该领域一举打破国际公司的技术垄断,相继获得中国、美国等国内外发明专利授权18件。

  核心技术研发成功后,课题组与深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司展开产业化合作,推出了高端高性能血液细胞分析仪系列产品,形成了性能国际领先的血液细胞分析系统,填补了国产高端检验产品的空白。该项技术成果的经济和社会意义显著,系列产品的推出不仅使医院的采购成本降低20%~30%,进而为降低患者医疗成本;还推进了高端技术加速进入常规检验项目以及血液检验项目在临床的应用,为改善和提高诊疗水平提供准确、可靠的依据。


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