التحليل البيولوجي

التحليل البيولوجي هو فرع من فروع الكيمياء التحليلية يغطي القياس الكمي للمواد الغريبة (الأدوية ومستقلباتها ، والجزيئات البيولوجية في مواقع أو تركيزات غير طبيعية) والمواد الحيوية ( الجزيئات الكبيرة ، والبروتينات ، والحمض النووي ، والأدوية ذات الجزيئات الكبيرة، والمستقلبات) في الأنظمة البيولوجية .

تعتمد العديد من المساعي العلمية على التحديد الكمي الدقيق للأدوية والمواد الذاتية في العينات البيولوجية؛ وينصب تركيز التحليل الحيوي في صناعة الأدوية على توفير قياس كمي للدواء الفعال و/أو نواتج استقلابه لأغراض دراسة حركية الدواء ، وحركية السمية ، والتكافؤ الحيوي ، وعلاقة التعرض بالاستجابة (دراسات حركية الدواء/ديناميكية الدواء). كما يُستخدم التحليل الحيوي في دراسة الأدوية المستخدمة لأغراض غير مشروعة، والتحقيقات الجنائية ، واختبارات مكافحة المنشطات في الرياضة، والقضايا البيئية.

كان يُنظر إلى التحليل الحيوي تقليديًا من منظور قياس الأدوية ذات الجزيئات الصغيرة. إلا أن السنوات العشرين الماضية شهدت زيادة في المستحضرات الصيدلانية الحيوية (مثل البروتينات والببتيدات )، والتي طُوّرت لمعالجة العديد من الأمراض نفسها التي تعالجها الجزيئات الصغيرة. وقد طرحت هذه الجزيئات الحيوية الأكبر حجمًا تحديات فريدة خاصة بها في مجال القياس الكمي. ^{[ 1 ]}

أُجريت الدراسات الأولى التي تقيس الأدوية في السوائل البيولوجية لتحديد احتمالية تناول جرعات زائدة كجزء من علم الطب الشرعي / علم السموم الجديد .

في البداية، استُخدمت فحوصات غير نوعية لقياس الأدوية في السوائل البيولوجية. لم تكن هذه الفحوصات قادرة على التمييز بين الدواء ومستقلباته؛ فعلى سبيل المثال، كان يتم قياس الأسبرين ( حوالي عام 1900 ) والسلفوناميدات (التي طُوّرت في ثلاثينيات القرن العشرين) باستخدام فحوصات قياس الألوان . أما المضادات الحيوية، فكانت تُقاس من خلال قدرتها على تثبيط نمو البكتيريا. شهدت ثلاثينيات القرن العشرين أيضًا ظهور علم حركية الدواء، وبالتالي برزت الحاجة إلى فحوصات أكثر نوعية. ^{[ 2 ]} أصبحت الأدوية الحديثة أكثر فعالية، مما استلزم استخدام فحوصات تحليلية حيوية أكثر حساسية لتحديد هذه الأدوية بدقة وموثوقية عند التركيزات المنخفضة. وقد حفّز هذا الأمر تحسينات في التكنولوجيا والأساليب التحليلية.

تتضمن بعض التقنيات الشائعة الاستخدام في الدراسات التحليلية الحيوية ما يلي:

• تقنيات التوصيل
  • LC–MS (الكروماتوغرافيا السائلة - مطياف الكتلة)
  • GC–MS (الكروماتوغرافيا الغازية - مطياف الكتلة)
  • LC–DAD (الكروماتوغرافيا السائلة - الكشف باستخدام مصفوفة الثنائيات)
  • CE–MS (الرحلان الكهربائي الشعيري - مطياف الكتلة)
• طريقة كروماتوغرافية
  • HPLC (الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء)
  • GC (الكروماتوغرافيا الغازية)
  • UPLC (الكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء)
  • كروماتوغرافيا الموائع فوق الحرجة
• الرحلان الكهربائي
  • الرحلان الكهربائي التحضيري على هلام بولي أكريلاميد أصلي
• فحوصات ارتباط الليجاند
  • قياس التداخل ثنائي الاستقطاب
  • اختبار الإليزا (اختبار الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم)
  • MIA (المقايسة المناعية المغناطيسية)
  • RIA (المقايسة المناعية الإشعاعية)
• مطياف الكتلة
• الرنين المغناطيسي النووي

أكثر التقنيات استخدامًا هي: الكروماتوغرافيا السائلة المقترنة بقياس الطيف الكتلي الترادفي ( LC-MS/MS ) للجزيئات "الصغيرة" واختبار الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم ( ELISA ) للجزيئات الكبيرة.

يتعامل محلل العينات البيولوجية مع عينات بيولوجية معقدة تحتوي على المادة المراد تحليلها إلى جانب مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية التي قد تؤثر سلبًا على دقة ووضوح قياسها. ولذلك، تُستخدم مجموعة واسعة من التقنيات لاستخلاص المادة المراد تحليلها من مصفوفة العينة. وتشمل هذه التقنيات ما يلي:

• ترسيب البروتين
• الاستخلاص السائل-السائل
• استخلاص الطور الصلب

تتعامل مختبرات التحليل البيولوجي عادةً مع أعداد كبيرة من العينات، على سبيل المثال تلك الناتجة عن التجارب السريرية. ولذلك، تُستخدم طرق تحضير العينات الآلية والروبوتات الخاصة بمعالجة السوائل بشكل شائع لزيادة الكفاءة وخفض التكاليف.

توجد العديد من المنظمات الوطنية والدولية المتخصصة في التحليل الحيوي، والتي تنشط في مختلف أنحاء العالم. وغالبًا ما تكون هذه المنظمات جزءًا من منظمات أكبر، مثل مجموعة التركيز على التحليل الحيوي ومجموعة التركيز على فحص ربط الليجاند، واللتان تتبعان الجمعية الأمريكية لعلماء الصيدلة (AAPS)، بالإضافة إلى مجموعة عمل FABIAN التابعة لقسم الكيمياء التحليلية في الجمعية الكيميائية الملكية الهولندية . أما المنتدى الأوروبي للتحليل الحيوي (EBF)، فهو مستقل عن أي جمعية أو رابطة أكبر.