Article de méthode

Détection rapide de la virulence et du typage d’Helicobacter pylori à l’aide de la technologie de marquage par points quantiques

DOI :

10.3791/67792

13 juin 2025

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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Parmi les nombreuses méthodes de diagnostic d’Helicobacter pylori, l’immunofluorescence à points quantiques peut rapidement taper et détecter Helicobacter pylori, fournissant une base pour les décisions de traitement clinique. Cet article fournit une introduction détaillée à la valeur d’application de la technologie des points quantiques dans le typage et la détection d’Helicobacter pylori.

Résumé

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nous présentons une méthode basée sur la technologie de marquage par points quantiques pour détecter rapidement la virulence d’Helicobacter pylori et effectuer un typage, dans le but de surmonter les limites des méthodes de diagnostic conventionnelles et de fournir une base pour un traitement clinique personnalisé. Un kit a été conçu en utilisant la méthode sandwich à double antigène. Cela impliquait une série d’étapes méticuleuses, notamment la mise en place de systèmes de réaction tampon et la mise en œuvre de processus d’activation et de couplage pour les réactions antigène-anticorps lors de la préparation du kit. De plus, il y avait des procédures spécifiques pour le prélèvement d’échantillons, le traitement et les opérations d’analyse afin de déterminer le statut d’infection et le type de virulence d’Helicobacter pylori. En établissant des modèles de données pour différents résultats (négatifs, de type II et de type I), l’efficacité de la technologie des points quantiques dans la détection de typage a été vérifiée. Dans le cas d’échantillons négatifs, il y avait des valeurs de signal faibles ou inexistantes dans les zones de détection pertinentes. Pour les échantillons de type II, un modèle spécifique de valeurs de signal positives et négatives pour différents anticorps a été observé, et pour les échantillons de type I, un ensemble distinct de valeurs de signal positif correspondant à des anticorps clés a été noté. De plus, son application dans des études liées à la gastrite chronique et au cancer gastrique a démontré sa valeur en tant qu’indicateur de dépistage. La méthode basée sur les points quantiques présente des avantages tels qu’une sensibilité et une spécificité améliorées par rapport aux méthodes de diagnostic traditionnelles. Cependant, elle est également confrontée à des défis tels que les impacts potentiels du temps de stockage des échantillons et des coûts relativement élevés. Néanmoins, avec des innovations technologiques continues, on s’attend à ce qu’il joue un rôle plus important dans le domaine biomédical pour la détection d’Helicobacter pylori et le diagnostic des maladies connexes à l’avenir.

Introduction

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Helicobacter pylori (H. pylori) est une bactérie à Gram négatif présente entre la muqueuse pylorique et la sous-muqueuse de l’antre gastrique 1,2. En 1994, l’Organisation mondiale de la santé et le Centre international de recherche sur le cancer (OMS/CIRC) l’ont classé comme cancérogène de classe I. Selon qu’ils expriment des toxines de la cytotoxine vacuolaire A (VacA) et du gène A lié à la cytotoxine (CagA), ils sont divisés en deux types : infection à H. pylori de type I souche virulente : plus virulente et plus nocive pour les patients. Étroitement liée à l’incidence des ulcères gastriques et duodénaux et du cancer gastrique, l’infection à H. pylori de type II implique des souches de faible virulence avec une faible pathogénicité, se manifestant généralement par une indigestion légère 3,4. Les chercheurs ont constaté que le taux d’infection de type I est plus élevé que celui de type II, les taux d’infection de type I et de type II étant respectivement de 72,4 % et 27,6 %, respectivement5. La détection rapide des types de H. pylori, en particulier la distinction entre le type I et le type II, est cruciale pour le traitement clinique et la prévention des maladies.

La gastrite chronique causée par une infection à H. pylori peut entraîner de graves maladies du système digestif, telles que la gastrite atrophique, l’ulcère gastroduodénal, l’adénocarcinome gastrique et le lymphome du tissu lymphoïde associé aux muqueuses (MALT) chez les patients infectés 6,7,8. L’étude mondiale sur la charge de morbidité de 2014 prévoit qu’à partir de 2010, environ 3,5 décès pour 100 000 personnes seront causés par l’ulcère gastroduodénal chaque année9. Des rapports de recherche ont révélé que près de 800 000 nouveaux cas de cancer gastrique dans le monde en 2018 étaient liés à l’infection à H. pylori 10. Ces dernières années, des études ont montré que l’infection à H. pylori est également étroitement liée aux maladies neurologiques, aux maladies cardiovasculaires, au diabète, etc. L’infection à H. pylori est devenue un problème de santé publique mondial. Par conséquent, la détection précise de l’infection à H. pylori est importante pour la détection des maladies associées. Le traitement est crucial, ce qui fait de la détection précise de H. pylori un point chaud de la recherche.

Étant donné que le taux d’infection à H. pylori est élevé en Chine, la détection rapide et précise de l’infection à H. pylori est utile pour la détection et le traitement précoces et a une importance positive pour la prévention et le traitement du cancer gastrique. Il existe différentes méthodes pour détecter l’infection à H. pylori, y compris des méthodes invasives telles que le test rapide à l’uréase (RUT), la microscopie colorée de coupes de tissu de la muqueuse gastrique, l’endoscopie et le test respiratoire à l’urée C13 ou C14. (UBT), test d’antigène des selles de H. pylori (SAT) et autres méthodes non invasives 11,12,13. Ces méthodes de détection présentent certaines limites. Par exemple, l’examen histologique peut donner des résultats faussement négatifs en raison de la qualité et de la taille de l’échantillon de biopsie sélectionné au site de biopsie ; le test respiratoire peut être affecté par l’utilisation récente d’antibiotiques ou d’inhibiteurs de la pompe à protons (IPP) par le patient et l’influence de divers facteurs d’influence 11,14,15. Compte tenu des limites des méthodes traditionnelles, telles que la sensibilité et la spécificité longues et insuffisantes, le développement de méthodes de diagnostic rapide basées sur l’immunofluorescence à points quantiques (QD-IF) a montré un grand potentiel d’application dans le domaine des essais biologiques16,17. L’analyse QD-IF introduit des sondes fluorescentes à points quantiques pour réaliser une détection spécifique des cibles moléculaires par liaison spécifique à des cibles moléculaires18,19.

Les points quantiques sont des nanoparticules semi-conductrices dont le rayon est inférieur ou proche du rayon de l’exciton de Bohr, généralement de 1 à 10 nm. Les points quantiques sont utilisés comme sondes fluorescentes. Les signaux de fluorescence sont générés par des points quantiques excitants, et les données quantitatives sont obtenues en mesurant le dispositif. Ses avantages comprennent une large gamme de longueurs d’onde d’excitation, des longueurs d’onde d’émission étroites, une taille de fluorescence réglable, une sensibilité élevée, une bonne stabilité optique, une longue durée de vie de fluorescence, un grand décalage de Stokes et une efficacité de fluorescence quantique élevée. Les points quantiques surmontent les défauts d’autres marqueurs, tels que le temps de luminescence court, les exigences environnementales précises, la faible répétabilité, la faible stabilité (comme les colorants fluorescents), l’inactivation des enzymes et la faible sensibilité. L’immunodosage par fluorescence à points quantiques combine les avantages de l’immunodosage par fluorescence à points quantiques et de l’immunodosage par fluorescence de biomarqueurs et présente les avantages de la simplicité, de la rapidité, de la spécificité élevée et de la sensibilité élevée20,21.

Les outils de diagnostic traditionnels pour la détection de H. pylori, y compris la culture bactérienne, le test respiratoire à l’urée et les tests sérologiques, ont leurs propres limites. La culture bactérienne prend du temps et nécessite des conditions de laboratoire strictes, ce qui entraîne souvent une sensibilité relativement faible en raison des exigences de croissance fastidieuses de H. pylori. Le test respiratoire à l’urée peut donner des résultats faussement négatifs dans certaines circonstances, comme l’utilisation récente d’antibiotiques ou d’inhibiteurs de la pompe à protons 22,23,24. Dans certains cas, les tests sérologiques ne peuvent indiquer qu’une exposition passée plutôt qu’un statut infectieux actuel, et ils ne permettent pas de distinguer les différents types de virulence de l’agent pathogène.

En revanche, la technologie d’immunofluorescence à points quantiques (QD-IF) est apparue comme une alternative prometteuse. QD-IF combine les excellentes propriétés optiques des points quantiques, telles qu’une intensité de fluorescence élevée, des spectres d’émission étroits et une bonne photostabilité, avec la spécificité des réactions immunologiques. Cela permet une détection rapide et sensible des antigènes ou des anticorps de H. pylori dans les échantillons biologiques. De plus, il présente l’avantage unique de pouvoir identifier simultanément le type de virulence de la souche infectieuse, ce que les méthodes traditionnelles peinent à obtenir. En comblant cette lacune dans le processus de diagnostic, la technologie QD-IF a un grand potentiel pour révolutionner la façon dont nous diagnostiquons et gérons les infections à H. pylori , facilitant ainsi des interventions médicales plus personnalisées et plus efficaces.

Dans l’ensemble, il existe un besoin clinique urgent d’une méthode de diagnostic non invasive et efficace capable de détecter simultanément l’infection à H. pylori et ses types de virulence (type I et type II). Cet article vise à utiliser la méthode QD-IF pour évaluer la présence d’une infection à H. pylori dans des échantillons de tissus et construire une méthode rapide et précise pour détecter les types d’infection à H. pylori . La détection rapide de l’infection à H. pylori et de ses types de virulence est d’une grande importance pour la réalisation d’une médecine de précision, l’amélioration des effets du traitement, la réduction du risque de maladies connexes et la prévention du cancer gastrique. Il fournit une base théorique scientifique au personnel clinique pour choisir des méthodes précises de détection de l’infection à H. pylori .

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Protocole

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Cette étude (KY2025-191-01) a été réalisée conformément aux directives du comité d’éthique de la recherche humaine de l’Hôpital populaire de la province du Guangdong (Académie des sciences médicales du Guangdong), Université de médecine du Sud. Cet article est conforme à la demande de dérogation au consentement éclairé.

REMARQUE : Cette étude vise à utiliser la technologie des points quantiques pour concevoir et développer un kit permettant de diagnostiquer si l’espèce sanguine des participants contient des anticorps anti-uréase d’Helicobacter pylori (Uréase), des anticorps de la cytotoxine vacuolaire A (VacA) et des anticorps anti-toxine du gène A lié à la cytotoxine (CagA) afin de déterminer si H. pylori est infecté et si la souche infectée est de type I ou de type II. Ce kit utilise une méthode sandwich à double antigène pour mesurer les anticorps d’Helicobacter pylori Urease, les anticorps CagA et les anticorps VacA. Lorsque l’échantillon de test contenant la substance cible est ajouté au tampon d’échantillonnage, il s’écoule à travers le tampon quantique et la membrane par siphon, formant un complexe antigène-anticorps en phase solide. Après le repérage, la ligne de détection et la masse sont lues respectivement par l’analyseur. La valeur du signal de la ligne de contrôle est utilisée pour déterminer l’état négatif et positif de l’anticorps Urase, de l’anticorps CagA et de l’anticorps VacA sur la base des valeurs du signal T/C de chacun des trois anticorps. Le schéma de conception est illustré à la figure 1.

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Figure 1 : Schéma de principe de la carte de test de typage de H. pylori. La figure montre la structure et la composition de la carte de test. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

1. Préparation du kit

  1. Mise en place d’un système de réaction tampon d’acide éthanesulfonique (MES) QDs-2-(n-morphine)
    1. Équilibrez la solution QDs d’origine à la température ambiante (RT). Ensuite, aspirez 1000 μL et ajoutez un volume égal de solution de MES 2x (la concentration finale de MES était de 10 mmol/L).
    2. Mélanger, agiter et soniser pendant 30 s à 3 min.
  2. Activation
    1. Ajouter 20 mg/mL de 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl)carbodiimide (EDC)/N-hydroxysuccinimide (NHS) dans le système tampon QDs-MES dans un rapport de 10:1. Mélangez, secouez et sioniquez pendant 3 min.
    2. Placez la solution préparée dans un bain-marie à 37 °C pendant 15 min et centrifugez-la à 13 000 × g pendant 20 min.
    3. Retirer le surnageant de la solution centrifugée et le dissoudre à nouveau avec une solution 1x MES. Soufflez la solution à plusieurs reprises avec une pipette, secouez-la pour la mélanger uniformément et sonicez-la pendant 3 min.
    4. Placez la solution ci-dessus dans un bain-marie à 37 °C pendant 15 min et centrifugez à 13 000 × g pendant 20 min.
  3. Couplage
    1. Ajouter 0,03 mg d’antigène d’uréase, d’antigène CagA, d’antigène VacA et d’IgG anti-souris de chèvre à 1000 μL de solution d’activation, pipeter l’embout à plusieurs reprises, agiter et sonicer pendant 3 min.
    2. Placez la solution ci-dessus dans un bain-marie à 37 °C et réagissez pendant 3 h.
  4. Fermeture et stockage
    1. Ajouter 100 μL de solution bloquante (tableau supplémentaire 1) et incuber pendant 1 h.
    2. Centrifuger la solution bloquée à 13 000 × g pendant 15 min.
    3. Retirer le surnageant de la solution centrifugée, ajouter 750 μL de solution de reconstitution (tableau supplémentaire 1), pipeter, agiter et sonicer à plusieurs reprises pendant 5 min, puis conserver à 4 °C.

2. Préparation des plaques revêtues

  1. Préparation des pads quantiques
    1. Diluez le complexe d’antigène de H. pylori marqué par des points quantiques 1:5 avec un tampon de dilution de points quantiques pour préparer la quantité requise en fonction de la production par lots.
    2. Prenez le tampon quantique et vaporisez uniformément une certaine quantité de complexe d’antigène de H. pylori marqué par des points quantiques sur le tampon à l’aide d’un pulvérisateur à film et séchez-le à 37 °C pendant 30 min.
  2. Préparation de la membrane
    1. Utilisez le tampon d’impression pour diluer les matériaux de revêtement de la ligne de contrôle et de la ligne d’essai et préparer la quantité requise en fonction du volume de production du lot.
    2. Collez la membrane de nitrocellulose sur la plaque de polychlorure de vinyle (PVC), utilisez un pulvérisateur d’or rayé pour appliquer uniformément l’application uniforme de la ligne de contrôle de la qualité et tester les matériaux de la ligne sur la membrane, et faites sécher à 57 °C pendant 24 h.

3. Assemblage

  1. Collez les pastilles quantiques et d’échantillon sur la plaque de PVC pelliculée dans l’ordre.

4. Couper en lanières

  1. À l’aide d’un coupe-bandes, coupez la grande planche assemblée en bandelettes de test.

5. Emballage intérieur

  1. Complétez l’emballage selon les exigences de composition du kit.
    REMARQUE : Les composants du kit sont les suivants : (i) Carte de test : Il se compose d’une coque de bandelette de test et d’une bandelette de test. La bandelette de test se compose d’une plaque en PVC, d’un tampon d’échantillonnage, d’un tampon quantique (un complexe d’antigènes marqué par des points quantiques ; le complexe contient l’antigène Urease, l’antigène CagA, l’antigène VacA et l’IgG de souris), une membrane nitrocellulosique (la zone de détection est fixée avec l’antigène VacA, l’antigène CagA et l’antigène Urease (expression eucaryote de l’antigène recombinant), et la zone de contrôle de la qualité est recouverte d’IgG anti-souris de chèvre (poly anticorps de chèvre)), et du papier absorbant. Différentes spécifications d’emballage ont des quantités de cartes de test différentes. Une carte de test est nécessaire pour le réactif d’une personne. (ii) Carte SD : 1 pièce/boîte. Les composants de la carte de test et de la carte SD (Secure Digital) provenant de différents lots de kits de test ne doivent pas être mélangés.

6. Traitement des échantillons

REMARQUE : Pour le prélèvement d’échantillons, reportez-vous aux Procédures nationales d’exploitation des laboratoires cliniques.

  1. Prélevez le sang dans un tube de gel de séparation. Prenez soin d’éviter l’hémolyse.
  2. Testez l’échantillon de sérum séparé dans les 4 heures à température ambiante (RT). S’il ne peut pas être testé à temps, conservez l’échantillon à une température de 2 à 8 °C pendant 3 jours. À long terme (dans un délai de 1 an), scellez-le et conservez-le à une température inférieure à -20 °C.
  3. Restaurez les échantillons en RT et mélangez-les soigneusement avant de les utiliser.
    REMARQUE : Les échantillons congelés et décongelés doivent être complètement décongelés avant d’être utilisés, et le nombre de cycles de congélation-décongélation ne doit pas dépasser cinq. Des échantillons congelés et décongelés à plusieurs reprises peuvent entraîner la détérioration de l’analyte et doivent être évités. Des échantillons de chyle et d’hémolyse sévères affecteront également le test et doivent être évités.

7. Procédure de l’essai

  1. Sortez le kit de réactifs et les matériaux de contrôle qualité pour équilibrer en RT.
  2. Préparation de l’échantillon : Centrifuger l’ensemble des échantillons de sang à 1467 g pendant 10 min.
  3. Vérifiez que le numéro de lot de la carte SD correspond à celui du kit de réactifs. Insérez la carte SD dans l’instrument pour l’étalonnage automatique.
  4. Mettez l’instrument et l’ordinateur d’opération sous tension. Lancez le logiciel désigné et sélectionnez le module de test . Choisissez Paramètres d’initialisation pour initialiser l’instrument et attendez que l’opération soit terminée.
  5. Accédez à la zone de réactif de l’instrument et retirez l’emplacement de la carte de test. Ouvrez le kit de réactifs et sélectionnez le nombre requis de cartes de test.
  6. Ouvrez les sachets en aluminium des cartes de test et placez-les dans la fente selon l’orientation indiquée. Réinsérez la fente pour carte dans la zone de réactif de l’instrument.
  7. Tests de contrôle de la qualité (CQ)
    1. Dans le module Test , sélectionnez Saisie manuelle. Cliquez sur Saisie d’informations et saisissez les informations spécifiques sur le matériau de contrôle qualité. Cliquez sur Générer. Placez les matériaux de contrôle qualité dans le support d’échantillons désigné, en veillant à ce que l’ordre et l’orientation soient corrects.
    2. Cliquez sur Démarrer le test pour lancer le test de contrôle qualité. L’aiguille d’échantillon de l’instrument aspire 80 μL de l’échantillon et le distribue verticalement dans le puits d’échantillon. L’instrument commencera à chronométrer automatiquement après la distribution de l’échantillon. Après 15 min, l’instrument effectuera la détection, lira les valeurs de mesure et affichera les résultats.
  8. Exemple de test : dans le module de test , sélectionnez LIS bidirectionnel. Placez les échantillons à tester dans le support d’échantillons désigné, en veillant à ce qu’ils soient correctement ordonnés et orientés. Cliquez sur Démarrer le test. De même, l’instrument aspirera 80 μL d’échantillon de chacun et les traitera de la même manière que le processus de CQ.
  9. Une fois les tests terminés, retirez les cartes de test usagées de l’instrument et jetez-les avec les déchets médicaux.

8. Contrôle de la qualité

  1. H. pylori négatif : Vérifiez et assurez-vous que les résultats des produits de référence négatifs pour Helicobacter pylori , à savoir l’anticorps anti-uréase, l’anticorps CagA et l’anticorps VacA, sont tous négatifs.
  2. Infection à H. pylori de type II : Vérifiez et assurez-vous que le produit de référence d’Helicobacter pylori de type II, c’est-à-dire l’anticorps Urease, est positif et que les résultats de l’anticorps CagA et de l’anticorps VacA sont tous négatifs.
  3. Infection à H. pylori de type I : Vérifiez et assurez-vous que le produit de référence d’Helicobacter pylori de type I, c’est-à-dire que l’anticorps contre l’uréase est positif, l’anticorps CagA et/ou l’anticorps VacA sont positifs.

9. Analyse des résultats

  1. Infection de type II par des souches faibles ou non toxigènes : Lorsque les résultats de l’anticorps Urease sont positifs et que les résultats des anticorps CagA et des anticorps VacA sont négatifs, interprétez-le comme une infection par une souche faible ou non toxigène de H. pylori .
  2. Infection de type I par des souches productrices de toxines hautement pathogènes : Lorsque le résultat de l’anticorps Urease est positif et que le résultat de l’anticorps CagA ou de l’anticorps VacA est positif, ou que les deux sont positifs, interprétez-le comme une infection par une souche productrice de toxine H. pylori hautement pathogène.
  3. Négatif : Lorsque les lectures de l’anticorps Urease, de l’anticorps CagA et de l’anticorps VacA sont toutes négatives, interprétez cela comme l’absence d’infection par des souches de H. pylori .
  4. Non valide : Lorsque l’instrument juge le résultat non valide, vérifiez qu’il n’y a pas de fonctionnement incorrect ou de défaillance du kit de réactifs et réessayez la procédure.

10. Étalonnage de l’analyseur de fluorescence

  1. Tout d’abord, allumez l’analyseur et laissez-le se réchauffer pendant environ 15 minutes pour stabiliser ses performances. Ensuite, insérez l’étalon d’étalonnage fourni par le fabricant dans le porte-échantillon.
  2. Ensuite, accédez à la fonction d’étalonnage sur l’interface de l’analyseur et lancez le processus. L’analyseur détectera automatiquement la fluorescence de l’étalon et ajustera ses paramètres internes en conséquence pour correspondre aux valeurs de référence prédéfinies.
  3. Après cela, retirez l’étalon d’étalonnage et insérez un échantillon blanc pour vérifier que les lectures sont dans la plage acceptable.
  4. La répétition régulière de ces étapes selon le calendrier recommandé permet de maintenir la précision de l’analyseur pour des mesures fiables.

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Résultats

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La figure 2 montre le principe de fonctionnement de l’immunoanalyseur à fluorescence à points quantiques. Il se compose principalement d’une source lumineuse d’excitation, d’une source lumineuse réceptrice, d’un module de circuit de conversion photoélectrique, d’un circuit de traitement du signal, d’un circuit de conversion de valeur AD et d’un module de calcul de traitement du signal ; La source lumineuse d’excitation génère des marqueurs fluorescents. Il absorbe la lumière monochromatique ...

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Discussion

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Les méthodes actuelles de diagnostic d’Helicobacter pylori sont principalement divisées en deux catégories : invasives et non invasives26. Des méthodes telles que le test rapide à l’uréase (RUT), l’histologie, la biologie moléculaire et la culture bactérienne ont des limites en termes d’invasivité, de sensibilité, de spécificité, de contraintes de temps, de coût, d’équipement, de manipulation d’échantillons et de surveillance en temps réel. Les diagnostic...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.

Remerciements

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Cette recherche a été financée par le projet du Fonds provincial de recherche fondamentale et appliquée du Guangdong (subvention n° : 2021A1515220022, 2022A1515220023).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Chlorhydrate de 1-(3-diméthylaminopropyl)-3-éthylcarbodiimide (EDC)Sigma25952-53-85 g/bouteille
Acide éthanesulfonique 2-(n-morphine) (MES)Sigma145224-94-8100 g/bouteille
CentrifugeuseSigma3K15
Analyseur d’immuno-fluorescenceGuangzhou Labsim Biotech Co., LtdProvince du Guangdong Dispositif médical N° d’enregistrement
Kit de test de dactylographie Helicobacter pylori  ;Chongqing iSIA BIO-Technology Co., LtdEnregistrement national des dispositifs médicaux n° 20203400330QDs Méthode d’immunofluorescence
Sel de sodium de N-hydroxythiosuccinimide (NHS)Sigma106627-54-71 g/bouteille
2017221743

Références

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D tection d Helicobacter Pyloritypage de la virulenceliaison antig ne anticorpsr actifs d immunochromatographiesandwich double antig ned pistage de la gastrite chroniquebiomarqueurs du cancer gastriquecaract ristique de fonctionnement du r cepteursensibilit diagnostique

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