化学发光试剂开发中生物素干扰的来源及破解之道

生物素-亲和素

生物素（维生素B7）与亲和素/链霉亲和素（SA）的结合，是自然界已知最强的非共价相互作用。其解离常数低至 10^-15M，它们特异性的结合机制源于精密的分子结构设计与能量优化。

生物素（环形分子【分子量244 Da】包含两个功能环）

Ⅰ环（咪唑酮环）：通过脲基结构与SA形成氢键网络，是结合的核心位点；

Ⅱ环（噻吩环）：延伸的戊酸侧链（-CH₂-CH₂-CH₂-COOH）插入SA疏水口袋，通过范德华力增强锚定。

亲和素（四聚体蛋白【SA分子量60-65 kDa】，含4个完全相同的生物素结合位点）

每个亚基形成β-桶状结构，顶端由柔性环（链霉亲和素为残基45 - 52）构成“结合盖”，结合后闭合以锁定生物素。

生物素干扰的来源

高剂量生物素摄入：生物素类保健品(含生物素10-20mg/片)、美发美甲类产品及多发性硬化症治疗药物（300 mg/天）可使血液生物素浓度飙升至1200 ng/mL，远超正常值（0.12 - 0.36 ng/mL）。

内源性代谢产物：包括双生物素、生物素砜等代谢物，同样参与竞争结合。

生物素干扰的机制

在基于生物素-链霉亲和素（BAS）系统的化学/电化学发光试剂检测中，游离生物素会竞争性抢占链霉亲和素磁珠的结合位点。

夹心法检测（如TSH、肌钙蛋白等）：由于夹心法模式中待测物浓度与光信号成正相关，游离生物素的存在会使得检测信号值假性降低，导至假阴性（如心梗漏诊）。

竞争法检测（如T3/T4、皮质醇）：竞争法模式中待测物浓度与光信号成负相关，游离生物素的存在会使得检测信号值假性降低，导至假阳性（如误诊Graves病）。

提升生物素结合容量

通过增加磁珠表面链霉亲和素结合量或优化磁珠浓度（罗氏：0.72 mg/mL），提升对游离生物素的承载能力。

注：磁珠浓度需精准控制，若浓度过高会屏蔽信号或抑制结合过程，过低则生物素载量仍不足。

生物素阻断剂/抗生物素抗体

生物素抗体(罗氏公司)：特异性结合游离生物素，而对标记于抗体表面的生物素不结合，可作为抗干扰组分添加至反应体系中，以减少生物素干扰。

生物素抗体(Veravas公司)：对生物素的亲和力与亲和素类蛋白相当，但是与游离生物素的亲和力则要低100万倍，可以用其替换链霉亲和素包被在磁珠表面。

注：增加试剂成本，且需确认抗体与待测物没有其他相互作用，不影响检测结果。

磁珠与抗体预混合

预先将链霉亲和素磁珠与生物素化抗体混合，使两者充分结合后再加入样本，减少游离生物素的竞争机会。

例：西门子Centaur平台已应用于FT4、PTH等项目，干扰率降低70%以上。

非BAS替代系统

直接标记技术：采用磁珠-抗体直接偶联，彻底规避生物素干扰（如雅培部分平台）。

注：需针对每个项目单独开发偶联条件，周期长、成本高。

🔷建立耐受阈值：明确不同项目的生物素干扰阈值（IFTs），指导临床结果解读；

🔷临床沟通闭环：实验室需提示医生关注患者生物素摄入史，对异常结果启动稀释复测或质谱验证。

随着罗氏、西门子等头部企业的技术迭代，新一代抗干扰试剂正逐步上市。未来，“试剂优化+智能算法+临床协同” 的三维策略将成为攻克生物素干扰的终极路径。