色譜法又稱層析法,系1906年由俄國植物學(xué)家Mikhail Tswett所*,系分離植物色素時采用的一種技術(shù)。自那時以來,已發(fā)展成各種類型的色譜技術(shù),如柱、紙、薄層、氣相及液相色譜等各種技術(shù)類型?,F(xiàn)將氣相色譜技術(shù)(gas chromatography, GC)簡介如下:
(一) GC技術(shù)檢測的基本原理
使被檢混合物中的各組分在固定和流動兩相間進行流動分配,其中一相是不動的,構(gòu)成所謂的固定相,另一相則是推動混合物經(jīng)過固定床的流體,稱作流動相,當(dāng)流動相中所含的混合物經(jīng)過固定相時,就會與固定相發(fā)生相互作用,從而使混合物中的各個成分得到分離。作為流動相的物質(zhì)有氣體和液體,當(dāng)用液體作為流動相時,則稱為液相色譜,當(dāng)用氣體(即載氣,如氮、氫、氦、氬、氖、氧、CO、CO2、CH4等)為流動相時,則稱為氣相色譜。
液相色譜和氣相色譜是色譜分離技術(shù)的兩大分支,現(xiàn)就常用于檢定細菌的GC檢測流程簡述如后:先將載氣如氮與由注射器引入的被檢標(biāo)本混合后,送入加熱爐內(nèi),于0.1~10秒內(nèi)加熱400~900℃,將標(biāo)本熱解后,使產(chǎn)生的混合氣體與載氣一起通過色譜柱(用金屬或玻璃制成,柱長2~4m,內(nèi)徑2mm)中的固定相載體(是一種惰性物質(zhì),為多孔性的固相顆粒,如聚乙二醇、甲基硅酮和白色硅藻土等),則標(biāo)本中的各個成分即被載氣流在柱內(nèi)所分離,先后流出柱外,當(dāng)流出柱外的組分進入末端的檢測器時,即在記錄儀上,繪制出以曲線圖表示的特征性信號。
(二) GC技術(shù)的應(yīng)用
以細菌自身的化學(xué)成分、代謝產(chǎn)物或分解產(chǎn)物作為檢測的對象。
1. 細菌化學(xué)成分的分析對完整細菌細胞化學(xué)成分的分析,要有大量的純培養(yǎng)物,以用做細菌的檢測,并借特殊的熱解法或水解法來完成。
2. 細菌代謝產(chǎn)物的分析采用乙醚提取細菌培養(yǎng)物作GC分析,獲得的代謝產(chǎn)物有醋酸、丙酸、丁酸、乙醇、雙乙酰、3羥基丁酮和2,3丁烯二醇等,均具有細菌屬甚至種的特征。為了產(chǎn)生能提供GC分析的代謝產(chǎn)物,應(yīng)用的培養(yǎng)基必須含有使細菌生長良好的碳源、氮源、鹽類和生長因子等。另外,在檢測時,必須先對未接種的培養(yǎng)基中含有的各種化合物進行基礎(chǔ)水平的檢查,以排除本底對鑒定細菌的干擾。
3. 對臨床標(biāo)本的鑒定純培養(yǎng)物或臨床標(biāo)本中存在的細菌,可以產(chǎn)生一種或多種與病原菌鑒定有關(guān)的特殊化合物,因此可應(yīng)用GC對存在于血液或尿液標(biāo)本中的特殊化合物進行分析,通過獲得的Rt(保留時間)值或RRt值(相對保留時間)對細菌作鑒定。還可將被檢查的細菌先感染大鼠,采取其血清進行GC分析,也能獲得區(qū)別于其他細菌的“特征峰”。
應(yīng)用GC作為細菌的檢測工具,始于Oyama,現(xiàn)已試用于對微球菌、分枝桿菌、需氧芽胞桿菌、綠膿桿菌、腸道桿菌、鏈球菌和類桿菌等標(biāo)本的鑒定,均獲得了較好的檢測結(jié)果。另外,以GC作為敗血癥、菌血癥快速診斷的探索性研究工作,近年來也正在進行,從分析為數(shù)不多的病例來看,描繪的GC圖譜也具有較佳的效果。
(三) GC技術(shù)的特點 色譜技術(shù)自問世以來的90年代左右的時間中,幾經(jīng)重大改進,目前已成為對細菌快速檢驗工作中具強大生命力的檢測技術(shù),其檢測價值日漸為大家所接受,該技術(shù)的特點是:
1. 重復(fù)性好 只要在標(biāo)準(zhǔn)條件下操作,即可獲得穩(wěn)定的結(jié)果,表現(xiàn)出的可重復(fù)性,如細菌培養(yǎng)物經(jīng)過乙醚提取一次后,即可產(chǎn)生出據(jù)以鑒定該種細菌的特異性產(chǎn)物,在繪制的色譜圖中即可表現(xiàn)出來。
2. 敏感性高 該技術(shù)能夠分離和檢測毫微量范圍細菌或代謝產(chǎn)物的含量,如與ECD(electron capture detector,電子俘獲檢測器)等適當(dāng)?shù)臋z測器聯(lián)用,其敏感性可提高到能檢測出某些細菌產(chǎn)生的幾個微微克的3-羥基丁酮或雙乙酰的水平,即相當(dāng)一個細菌細胞產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物,在GC圖上便可顯示出具有鑒定意義的圖像。另外,本法還可測出小量細菌僅經(jīng)1~2小時培養(yǎng)后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。所以說該法是目前檢測微量化合物中*的超敏感技術(shù)。
3. 速度快它只需幾十分鐘至數(shù)小時,便可對被檢標(biāo)本作出診斷,明顯地節(jié)省了常規(guī)方法因分離培養(yǎng)、生化反應(yīng)和血清學(xué)反應(yīng)等所花費的許多時間,這對于臨床工作及時采取有力的防治措施是非常有利的。
然而,GC也與其他所建立的快速檢驗技術(shù)一樣,同樣存在著目前還難以克服的一些缺點,一是在方法上不易標(biāo)準(zhǔn)化,如柱成分、時間和溫度等的變化,均直接影響著檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性;二是檢測的重復(fù)性,可因提取方法的改變而受到影響;三是描繪的色譜圖,可因患者的用藥、重復(fù)感染或隱性感染等因素,影響標(biāo)本的檢測結(jié)果。