电池供电小型离心机用于即时检测血浆分离的可行性评估——TrueSpin?与传统离心的比较研究

《Diagnostics》：Toward the Use of Centrifugation for Point-of-Care Plasma Separation: Evaluation of a Compact Battery-Powered Centrifuge

　　

背景/目的：尽管即时检测血液测试开发取得了进展，但缺乏一种简便、低成本的方法来分离毛细血管血以生成液态血浆，仍然是许多分析物进行即时检测的障碍。电池驱动、内部平衡的Labcorp TrueSpin?离心机为将采集到BD Microtainer?中的血液提供了一种潜在的即时检测解决方案。研究人员比较了TrueSpin离心与传统离心所产生血浆的质量。方法：对10名志愿者进行了静脉穿刺。在将血液采集到Sarstedt Monovettes?（含凝胶的肝素锂、乙二胺四乙酸）后，从同一采血管路中将血液采集到三个Microtainer（含凝胶的肝素锂、不含凝胶的肝素锂、乙二胺四乙酸）中。Microtainer样本接受TrueSpin离心，而Monovette样本则接受传统离心。对所有Monovette和Microtainer血浆样本测量了溶血指数和血浆氨基酸（n=24）。对于另外3名志愿者，使用Labcorp Comfort DrawTM装置配合gentleheel?采血针从上臂采集毛细血管血至含凝胶的肝素锂和乙二胺四乙酸的Microtainer中，并进行离心以生成血浆。结果：TrueSpin离心耗时约10分钟；电池可支持8-11次运行。Microtainer血浆的溶血指数（包括来自Comfort Draw的血液）均≤10。对于所有24种氨基酸的组合，TrueSpin处理后的Microtainer样本测量值与配对的传统Monovette血浆具有极好的皮尔逊相关性（r > 0.99）。结论：经TrueSpin离心处理的Microtainer血液样本的血浆质量与经传统离心处理的Monovette血浆质量相当，包括使用Comfort Draw采集的毛细血管血样本。TrueSpin可靠且易于使用。TrueSpin离心机在未来用于即时检测血浆分离方面具有潜力。

研究背景与问题

尽管即时检测血液测试技术不断进步，但从毛细血管全血中分离出可用于检测的液态血浆，仍是制约众多分析物实现即时检测的关键瓶颈。目前已有的较大体积毛细血管血采集设备均无法直接将血液转化为液态血浆，而现有的血浆分离设备要么体积小、成本高，要么操作复杂。传统的实验室离心需要多个操作步骤来平衡和运行离心机，增加了风险和复杂性，不适合即时检测场景。因此，亟需一种简便、安全、低成本的毛细血管血血浆分离方案，以推动即时检测领域的发展。

研究目标与意义

本研究旨在评估一款名为Labcorp TrueSpin^?的电池供电、内置平衡的小型台式离心机，用于分离Microtainer^?采血管中全血样本以生成血浆的可行性。该离心机预设转速，无需操作员手动平衡，具备在CLIA豁免环境下由非专业人员使用的潜力。此前该设备已被证明可用于血清分离，但其生成血浆的能力及血浆质量尚未得到系统评估。本研究通过对比TrueSpin离心与传统离心方法所得血浆的质量，为未来将该设备应用于即时检测环境下的血浆分离提供了关键证据，特别是结合新型手臂毛细血管血采集装置，有望开辟一条低成本、舒适且简便的毛细血管血采集与分离新路径。

主要关键技术方法

1. 1.
   样本采集与分组设计：对10名志愿者进行静脉穿刺，分别使用Sarstedt Monovette^?真空采血管（含凝胶的肝素锂、乙二胺四乙酸）和三种商用Microtainer^?微量采血管（含凝胶的肝素锂、不含凝胶的肝素锂、乙二胺四乙酸）采集静脉血。另对3名志愿者，使用Labcorp Comfort Draw^TM手臂毛细血管血采集装置配合gentleheel^?采血针采集毛细血管血至含凝胶的肝素锂和乙二胺四乙酸的Microtainer中。
2. 2.
   血浆分离方法：Microtainer样本使用TrueSpin离心机进行离心分离，Monovette样本采用传统离心机离心作为对照。
3. 3.
   血浆质量评估方法：
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     溶血程度评估：使用罗氏诊断Cobas^? c503 Pro全自动临床化学分析仪上的样本指数测定法测定溶血指数。
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     生化指标一致性评估：采用超高效液相色谱-紫外检测法测定血浆中24种氨基酸浓度，通过皮尔逊相关性、Passing-Bablok回归和Bland-Altman图分析两种方法所得结果的一致性。

研究结果

3.1 操作观察

通过实际操作评估了TrueSpin离心机的性能。研究发现，离心时间约为10分钟。使用Energizer Ultimate Lithium AA电池时，每台离心机可支持8-11次运行。离心过程中，离心机在实验台上的移动较为明显（常出现“行走”现象），但使用制造商提供的原型底座后，该问题被完全消除。此外，观察到两次短暂的运行故障，可能与关机操作有关。

3.2 分离效能与血浆移除

所有TrueSpin离心尝试均在视觉上成功实现了血浆分离，且无肉眼可见溶血迹象。唯一一次失败案例是由于首个乙二胺四乙酸Microtainer样本过度填充导致凝血。对于含有凝胶屏障的含凝胶的肝素锂Microtainer，细胞成分能够顺利穿过凝胶移至管底，使得血浆移除过程显著比无凝胶管的更简便。

3.3 血浆质量评估

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  溶血情况：所有经TrueSpin离心的Microtainer血浆样本的溶血指数均较低（乙二胺四乙酸≤10，肝素锂<5，含凝胶的肝素锂≤6），与传统离心获得的Monovette血浆溶血指数范围相似。
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  氨基酸浓度一致性：对于所有三种类型的Microtainer，其TrueSpin离心所得血浆与配对Monovette传统离心所得血浆中24种氨基酸的联合浓度均表现出极高的相关性（皮尔逊相关系数r > 0.99）。Passing-Bablok回归分析的斜率接近1，截距接近0，Bland-Altman分析也显示出良好的一致性，表明两种方法产生的血浆在生化组成上高度可比。
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  底座影响：使用与不使用原型底座进行离心，所得血浆质量无差异，证实底座不影响分离效果。
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  过度填充影响：对故意过度填充的Microtainer进行离心，血浆分离仍成功且溶血指数很低。
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  毛细血管血应用验证：使用Comfort Draw装置采集的毛细血管血经TrueSpin离心后，所得血浆溶血指数较低。其氨基酸浓度与对应静脉血传统离心所得血浆相比，虽然显示出较高的相关性，但也存在负偏倚和相对较宽的LoA，研究人员认为这主要是由于毛细血管血与静脉血本身的固有差异所致，而非处理方法不同。

讨论与结论总结

讨论部分总结：研究表明，对于许多即时检测相关的血液分析物，血浆或血清是比全血更理想的检测基质。目前缺乏将毛细血管全血转化为液态血浆的简便方案是即时检测发展的主要障碍。本研究的核心发现是，TrueSpin离心机能够从Microtainer全血样本中生成高质量的血浆，其质量与传统离心方法相当。这一结论适用于三种不同类型的Microtainer，无论其抗凝剂种类（肝素或乙二胺四乙酸）和所需最小体积如何。尽管TrueSpin总体可靠易用，但仍需改进，例如必须配备稳定底座以防止工作台移动，以及需要优化设备存储和启动程序以避免偶发故障。研究还强调，为便于即时检测应用，强烈建议开发带凝胶屏障的乙二胺四乙酸Microtainer，以简化血浆移取过程并降低污染风险。初步的毛细血管血采集与分离验证结果为未来构建完整的即时检测血浆测试流程提供了有力支持。

研究结论翻译：总之，研究结果表明，TrueSpin离心机能够从采集到Microtainer中的全血中生成高质量的血浆，从而支持了未来将TrueSpin离心机用于即时检测血浆分离和检测的可能性。尽管是初步结果，但Comfort Draw与TrueSpin组合的令人鼓舞的结果暗示了一条未来实现低成本、舒适且简便的毛细血管血采集与分离途径，以促进血浆的即时检测。未来的研究应包括对其他分析物的测试以作为血浆质量的衡量标准，并对Comfort Draw装置进行更多评估以扩展这些发现。