《熒光快檢：生物傳感器的應用不是夢——訪沈陽中科靚馬生物工程有限公司技術總監金振華教授》
ATP熒光法是根據螢火蟲發光原理開發的快速檢測技術。螢火蟲會發光是由於它能合成將化學物質的化學能轉變為光能的生物催化劑，螢火蟲熒光素酶（簡稱蟲光素酶，luciferase）、蟲熒光素（D-luciferin）以及ATP(三磷酸腺苷，所有細胞生物都能產生的能源物質)。在有氧條件下，蟲熒光素酶催化蟲熒光素生成氧化熒光素並發出熒光。如果具備上述條件，即使在螢火蟲體外的系統也可以發出熒光。早在20世紀50年代末，美國太空總署就已經利用螢火蟲熒光素酶建立了快速超微量ATP檢測技術，60年代末曾對地球土壤樣本的ATP進行了檢測，並分別在日後探測月球、火星是否存在生命中得到應用。基於蟲光素酶的ATP檢測商業應用則始於80年代後期。最初，是通過養殖螢火蟲幼蟲獲得蟲光素酶，隨著基因工程技術的發展和應用，科學家從螢火蟲細胞中取出編碼螢火蟲酶的基因，並將其引入細菌細胞。這樣，通過生物發酵在短短的十幾個小時內就可以得到大量的蟲光素酶。
2003年沈陽中科靚馬引入由中科院發育所金振華教授發明的“含熒光素酶基因的新型菌株及蟲光素酶的生產”專利項目，經過幾年的產業化探索，終於在2005年後開始批量生產擁有自主知識產權的蟲光素酶、蟲熒光素制劑，並於2007年完成相關檢測產品的配套，實現了食品樣品的細菌總數快速檢測。基於蟲光素酶的ATP熒光檢測原理蟲光素酶只有在ATP存在時才會催化蟲熒光素發生反應，並產生熒光。因此，如果在蟲光素酶、蟲熒光素過量的情況下，螢光強弱將只取決於反應系統中ATP的數量。以樣品中細菌檢測為例，細胞數越多，ATP數量也越多，發出的熒光就越強。也就是說，在特定條件下，熒光值與ATP的數量是呈線性相關的；而且，熒光值很容易通過光度計準確計量。所以，在排除樣品中非細菌ATP幹擾的情況下，只要得到相對熒光值和細菌細胞數的關系曲線，然後根據純ATP的相對熒光值與細胞數的標準曲線，就能快速確定樣品中細菌的細胞數。
ATP快檢系統的組成部件及其作用目前，依據螢火蟲發光原理並用於生物量、酶和代謝產物檢測的應用系統已經有很多種。盡管各類檢測系統的應用目的、操作方法、樣品來源各不相同，但在組成上都包括以下幾個部分。
1．試劑系統試劑系統包括促使熒光反應發生所需的所有反應試劑和ATP有效提取試劑。具體包括體細胞裂解試劑組、細菌細胞裂解試劑組和熒光反應試劑組。體細胞裂解試劑組可以專壹有效地裂解樣品中的非細菌細胞（體細胞）並釋放ATP出ATP，然後通過過濾比色杯底部的濾膜將其排除。細菌細胞裂解試劑組主要作用是，有效地裂解細菌細胞並釋放出ATP以便檢測。同時，為了避免ATP降解而影響檢測結果的真實性，細菌細胞裂解試劑應能使ATP降解的酶迅速失活。熒光反應試劑組則包括能與樣品中細菌ATP相互作用並發出熒光的蟲螢光素和蟲光素酶。
2．取樣器及樣品預處理裝置該部分包括可以定量取得不同物理狀態待檢樣品的取樣器，用於加壓排出體細胞ATP的加壓器、供反應用的帶膜比色杯，杯架以及用於樣品濃縮的專用濃縮器等。
3．微量光度計微量光度計，即微量熒光檢測儀器。按具體需要，光度計除了用於計量、顯示熒光值的屏幕外，還具備與個人電腦或自動打印機聯用的外接口，以便記錄、儲存有關數據資料以供產品質量或衛生監控趨勢分析。
ATP快速檢測技術的優勢壹般來說，要實現快速檢測有賴於待檢樣品在反應過程能夠產生易於檢測的聲、光、磁等信號。ATP熒光快速檢測就是由於產生了容易檢測的熒光而實現的。在衛生監測方面，它具有常規檢測無法比擬的優勢。實踐和文獻資料都表明，用快檢系統檢測到的熒光值，即總ATP值（指來自細菌和事物殘渣兩部分的ATP）作為衛生監測指標，無論是“時效性”或實際效果都大大優於通過目測或細菌平皿計數的效果。因此，有觀點認為，可以用ATP的總量作為判斷衛生狀況是否良好的壹個標準。
1．快速、準確常規平皿計數法檢測細菌總數，是讓細菌在LB培養基上培養成肉眼可見的細菌菌落。由於樣品稀釋不均等原因，壹個菌落往往由兩個或多個細菌細胞構成，而且LB培養基只適合需氧或半需氧細菌的生長。因此，只能得到此類細菌的數量。采用ATP熒光快檢法可檢測到所有細菌、真菌和藻類，且1-5分鐘即可得到實時檢測結果，操作簡單，時間短。平皿計數法則需要1-5天，所得結果難以反映實際衛生狀況。
2．樣品量少由於蟲光素酶對ATP的反應非常靈敏，通過發光反應能夠檢測低於0.1皮克分子（10-12mol）ATP，因此，可用於低細菌含量樣品的檢測。例如經過0.45um膜過濾除菌後的啤酒細菌含量很低，不是常規方法所能檢測出的，而通過ATP熒光法的濃縮處理可以檢出。ATP快速檢測技術的應用“ATP熒光法細菌總數快速檢測系統”在全程監測中的應用自20世紀90年代至今，根據螢火蟲發光原理研發成功並投放市場的產品已有多種，如中科靚馬開發的“ATP熒光法細菌總數快速檢測系統”可用於食品、飲料、乳品加工生產的全程監測：在生產加工前，可用於生產設施清潔、消毒效果的檢測，原輔料細菌總數的檢測；在加工生產過程中，可用於生產設備關鍵控制點（例如供水、通風閥門）的衛生學監測，影響乳品發酵飲料、酒類特殊微生物總數的檢測；在加工生產後，可用於成品汙染細菌總數的檢測。另外也可用於環保、水政、海關檢疫等執法部門對各種樣品中微生物（細菌總數）的快速檢測。ATP快檢在HACCP中的應用通過對食品生產線或周邊衛生環境的研究發現，如果用平皿計數法得到的生產線上某點的細菌總數很少或無菌，而通過ATP熒光檢測法得到的ATP值很高，那麽該檢測點在之後容易大量滋生微生物。經過分析後認為，通過ATP熒光檢測得到的ATP總值來自殘渣和微生物兩部分。並且多數情況下，來自微生物的比例較小。因此，可以通過ATP熒光檢測的ATP值判斷檢測點是否會被重新汙染，而不必通過依據細菌細胞ATP值折算的細菌菌落總數來判斷，但是關鍵是要確定不同生產線不同檢測點的ATP臨界值。據此，發達國家已經將ATP熒光法檢測用於HACCP中，對食品原料及經過清潔、消毒後的食品原料接觸表面是否達到衛生標準做出評估；然後對容易引起微生物汙染的關鍵部位實施重點監控。例如，通過ATP快速檢測，可以判斷已經達到衛生標準的部位或表面，在常規消毒後到新壹輪生產的間歇時間，是否存在汙染的可能性；進而制訂出既符合本單位情況，又符合衛生要求的ATP數值範圍。掌上ATP快速檢測儀的應用目前，掌上ATP快速檢測儀已經應用於生活的方方面面，在食品方面的應用主要是對飯店、列車上的餐具進行衛生狀況的檢測。我國鐵道部決定，在2008年奧運會之前，將在列車上采用沈陽中科靚馬生物工程有限公司掌上快速檢測儀代替之前采用間接檢測氯離子的方法對餐具進行衛生檢測。此外，基於蟲光素酶的ATP快速檢測還可應用於其它更多領域和目的的檢測，如用於自來水檢測、桶裝水無菌狀況的檢測、部隊野戰飲食中炭疽桿菌的檢測及環境監測、臨床檢測等。