全球首個生物納米磁珠國際標準發布

　　2021年10月，國際標準化組織官方網站發布了第一個生物納米磁珠國際標準：ISO/TS 19807-2:2021納米技術-磁性納米材料-第2部分：核酸提取用納米結構磁珠特性和測量方法規范，該標準對規范和推動磁珠在生物醫學領域的應用具有重要的意義。

　　本標準由國家納米科學中心承擔秘書處的國際標準化組織納米技術委員會材料規格工作組（ISO/TC229/WG4）提出并組織，由蘇州海貍生物醫學工程有限公司任輝博士和德國聯邦物理技術研究院（PTB）的科學家Uwe Steinhoff博士聯合主導，經過多次會議討論和投票，歷時五年半順利完成。

　　本期，我們將深入報道該標準項目的研究經歷和指導意義。

　　一、國際標準的制定流程

　　國際標準的制定有比較成熟的流程，按照ISO/IEC導則，主要包括七個階段，以下是每個階段及對應的文件名稱：

　　1、預研階段：Preliminary work item (PWI) 預研工作項目

　　2、提案階段：New work item proposal (NP) 新工作項目提案

　　3、準備階段：Working draft(s) （WD）工作草案

　　4、委員會階段：Committee draft(s) （CD）委員會草案

　　5、征詢意見階段：Enquiry draft （DTS）征詢意見草案

　　6、批準階段：Final draft international standard （FDIS）最終國際標準草案

　　7、出版階段：International standard （ISO）國際標準

　　二、納米磁珠國際標準制定的背景

　　2010年以來，我國分子診斷行業，尤其是以二代測序為核心的基因檢測行業得到突飛猛進的發展，全國超過1000家企業從事基因檢測相關的產品和技術服務，同時，以游離DNA、CTC和外泌體為代表的無創產前診斷技術和液體活檢技術成為子診斷企業和資本追捧的技術路線。納米磁珠在基因組DNA提取，尤其是超微量DNA/RNA的高效富集中優勢顯著，且具有高通量和自動化的方法優勢，逐漸被廣泛采用。納米磁珠最早是由挪威科學家John Ugelstad (1921-1997)教授于1976年成功合成出來，其后在生物醫學領域的應用也有30多年的時間，但是一直沒有相關的技術標準來規范性能指標和檢測方法。在這種形勢下，由我國主導提出納米磁珠的國際標準，對于提升我國生物耗材產業的質量控制、推動分子診斷的發展都具有重要的意義。

　　經過國內的醞釀和充分準備，2016年5月，ISO/TC229/WG4工作組召集人葛廣路研究員邀請任輝博士赴日本京都參加ISO/TC229年會，并進行了核酸提取用納米磁珠的立項陳述。由于準備充分，得到了現場專家們的一致支持，列入工作組計劃。隨后于當年10月25日截止的預研項目（Preliminary Work Item, PWI）投票中，36個國家專家參與，21票贊成，0票反對，順利立項，成立起草組；其中10個國家提名了14位專家參與這個項目，分別來自中國、德國、伊朗、日本、馬來西亞、墨西哥、俄羅斯、南非、英國和美國，說明這個項目的立項意義受到廣泛關注。2016年11月在新加坡舉辦的ISO/TC229年會上，經WG4工作組秘書處組織協調，德國PTB納米磁性顆粒研究專家Uwe Steinhoff博士欣然接受邀請，與任輝博士聯合主導本項目的研究。

　　三、納米磁珠標準制定過程中的里程碑

　　里程碑階段一： NP新工作項目提案通過投票

　　在進一步修訂、完善納米磁珠預研工作項目（ISO/PWI 22761）文稿的同時，起草組調研了全球15家納米磁珠生產企業的產品資料，2017年先后經歷了柏林會議和首爾會議，深入討論了165條專家意見和修改建議，專家意見主要集中在磁珠相關納米技術的具體表述、超順磁性微球的定義和性能指標，并重新確定了項目的適用范圍從游離核酸提取拓展到核酸提取。2018年3月WG4工作組秘書處向TC229納米技術委員會提交了新工作項目提案（NP）。2018年9月份完成NP投票，由來自全球32個國家的專家參加了投票，以16票贊成、0票反對、16票棄權的結果順利通過NP立項，項目編號ISO/NP TS 19807-2，并嚴格給出了36個月的時間窗口，即要求2021年9月前正式發布。

2017年11月13日ISO TC229首爾會議納米磁珠項目技術討論現場

　　里程碑階段二：委員會草案CD通過

　　正式立項后，納米磁珠項目受到產業界前所未有的關注，2018年11月份在馬來西亞首都吉隆坡舉行的ISO TC229會議納米磁珠項目專場，超過40位專家參加了現場技術討論，其中包括美國FDA派來的三位專家。針對工作草案WD，第一階段收到了166條專家意見和修改意見，第二階段于2019年2月又新增了162條專家意見。這328條專家意見主要集中在納米磁珠特性的描述、定義及測量方法上。有時一個名詞、一個定義要反復討論半個小時以上， 經起草組申請，WG4秘書處多次為該項目增加組織線上技術專家討論會，歷時8個月，最后在悉尼會議上，與會專家經過激烈討論最終達成階段性共識，進入委員會階段（Committee draft , CD）。本階段的專家們主要來自中國、德國、美國、韓國、日本、英國、奧地利、伊朗、盧森堡和澳大利亞等，他們專業審慎的意見和嚴謹的態度給了這項工作非常重要的支持和幫助。

2018年11月2日馬來西亞吉隆坡ISO TC229年末會議 納米磁珠項目技術討論現場

　　里程碑階段三：最終國際標準草案FDIS通過

　　基于WG4工作組、標準起草組和所有參與專家的高效和辛勤的工作，2019年10月完成了征詢意見草案DTS投票，34個國家參加了投票，17票贊成，1票不贊成，16票棄權，得以順利通過。同時，該項目收到了218條針對DTS征詢意見草案的專家意見。該項目的研制隨后經歷了2019年11月杭州會議、疫情影響改為線上視頻會議的2020年5月會議，以及2020年11月份會議。隨后，WG4臨時為該標準項目增加了7個小時的線上討論會，共深入討論了420條專家意見，最終將該項目推進到最終國際標準草案FDIS。2021年4月12日，FDIS草案稿最終確定；2021年8月20日國際標準/技術規范（ISO/TS）文稿最終修改確定；2021年10月國際標準/技術規范ISO/TS 19807-2：2021正式發布。

　　最終，這項生物用納米磁珠國際標準，歷時5年半，共收到926條專家意見，參與了7次ISO TC229年會的專題項目討論會，5次線上國際專家專項討論會，最終按照ISO秘書處的時間窗口，如期完成。

　　四、納米磁珠國際標準的主要內容

　　ISO/TS 19807-2:2021納米磁珠國際標準對影響核酸提取結果的核心特性如磁珠濃度、磁珠粒徑分布、核酸結合能力、剩余磁化強度、表面官能團類型、飽和磁化強度等進行了詳細、明確的定義，提出了標準化的檢測方法；

Table 1 — Critical characteristics of magnetic beads to be measured

　　同時，給出了一些附加特性建議，如：對初始磁化率、保存懸浮液中鐵離子濃度、質量比表面積、基本磁性納米粒子的尺寸、表面官能團密度進行了詳細、明確的定義，提出了標準化的檢測方法。

Table 2 — Additional characteristics of magnetic beads to be measured

　　未來幾期，我們將詳細介紹納米磁珠國際標準中明確的各項特性及測量方法。

　　五、納米磁珠標準制定的重要意義

　　近10年來，納米磁珠技術越來越廣泛地應用到臨床分子診斷、免疫分析、食品安全檢測、藥物分析以及癌癥診療等領域。尤其是2019年底以來，全球新冠疫情爆發和傳播，利用納米磁珠進行核酸提取展現出的高通量和自動化的方法優勢，在病毒核酸檢測行業的需求呈現爆發性增長，使得大批量的樣本處理和快速檢測得以實現。

　　但是，納米磁珠作為分析檢測行業的關鍵原材料，其行業發展還遠未達到應具備的工業化成熟度。首先，納米磁珠技術是兼有物理技術、化學合成及生物應用等多學科交叉的平臺型技術，其工藝步驟多而復雜，大規模量產尤其困難。其次，不同研究或生產單位的制備技術顯示出多樣性，納米磁珠的內部微觀結構和表面基團特征均可展現出多樣性。第三，納米磁珠的應用方向可拓展性非常廣泛，其生物醫學應用的特性不僅與制備工藝和本身結構有關系，一些實際應用效果也極大地依賴于使用條件和環境，比如核酸提取過程中，各種緩沖液很大程度上決定了目標核酸的提取量和質量；還有一部分應用是特異性標記和捕獲應用的，其性能也很大程度上受到特異性抗體或者配體及反應條件的影響。因此，納米磁珠技術和產品的規格化和工業化進程是一個長期、漫長的過程，是需要各國的行業專家們共同推進的目標。

　　目前的現狀是，不同生產廠家提供的納米磁珠產品性能標識，大多未提供測量方法，因此使用廠家或監管機構難以比較不同廠家的產品或驗證特性，原料檢驗是否合格幾乎只能靠小樣測試。因此，一份可以普遍接受的納米磁珠規格和測試的統一標準是確保產品質量和客戶信心的必然要求。納米磁珠國際標準研究制定的初衷即于此，對納米磁珠的特性表述和測量測定真正變得“有法可依”。

　　納米磁珠國際標準不僅讓中國生物工程材料自主品牌有機會參與到國際標準的制定工作中，同時也加強了中德學術界和工業界在納米磁珠領域的交流與合作，有望成為中德標準化合作帶動企業發展的典范。

　　六、本ISO國際標準主導單位——海貍公司簡介

　　海貍公司是由任輝博士2011年創立的，是國內最早從事納米磁性材料技術研發及產業化的企業之一，相繼入選蘇州工業園區科技領軍（納米專項），蘇州市“姑蘇人才計劃”和江蘇省“雙創計劃”。經過10年的發展，海貍向市場提供了近百種納米磁珠產品，應用方向涉及到生物及化學研究、分子診斷、免疫診斷、食品藥品安全監測、環境監測、免疫細胞治療和靶向藥物開發等領域。海貍磁珠憑借其卓越的品質，受到了全球近30個國家、300家企業和1000家科研機構的認可和好評，被國際科學文獻引用300多次，BEAVER也是2019年唯一入選國際BioChip雜質關于“IVD及細胞治療領域功能性微球大規模商業化產品”綜述的國產品牌。海貍公司2016年參與了中國計量科學研究院主導的國家重點研發計劃重點專項“精準醫療重大疾病體外診斷試劑及生物藥物的計量基標準研究”，2019年承擔了江蘇省科技成果轉化專項，2020年發布的中國醫藥行業標準《核酸提取試劑盒（磁珠法）》（YY/T 1717-2020），海貍公司是10家起草單位中唯一的納米磁性生產企業。

　　海貍公司一直積極參與國內和國際納米磁珠相關行業標準的制定和建立。隨著ISO/TS 19807-2:2021國際標準正式發布后，海貍公司將協助政府有關部門積極推動納米磁珠的國內標準的建立和國際標準在國內的推廣普及，使納米磁性材料可以更加標準、有效的服務于各行各業。