2009,29(1) 张海棠等 : 高亲和力莱克多巴胺单克隆抗体的研制及 cielisa 检测方法的建立 51 工抗原 BSA?RAC, 用 UV 和 SDS?PAGE 鉴定 1.3 细胞融合备用小鼠的选择 BSA?RAC 免疫 6 周龄雌性 Balb/C 小鼠 5 只, 剂量为只 50μg 蛋白质

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1 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology,2009,29(1):50~55 高亲和力莱克多巴胺单克隆抗体的研制 及 cielisa 检测方法的建立 1 张海棠 1 王自良 2 邓瑞广 2 张改平 1 范国英 1 姜金庆 (1 河南科技学院动物科学学院新乡 河南省动物免疫学重点实验室郑州 ) 摘要用混合酸酐法 (MA) 将莱克多巴胺 (RAC) 偶联于牛血清白蛋白 (BSA), 合成人工抗原 BSA?RAC, 用 UV 和 SDS?PAGE 鉴定 ; 用 BSA?RAC 免疫 Balb/c 小鼠, 细胞融合技术建立高亲和力 RAC 单克隆抗体 (mab) 杂交瘤细胞株, 体内诱生腹水法制备 RACmAb; 应用 RACmAb 研制 RAC 残留快速检测 cielisa 试剂盒 (RAC?Kit), 并测定其性能 结果表明,BSA?RAC 偶联成功, 分子结合比为 ; 筛选出 3 株杂交瘤细胞, 其中最好的 4D8 株亲和常数 (Ka) 为 L/mol;RAC? Kit 的检测限为 0.5ng/ml, 检测范围为 0.5~151ng/ml, 饲料样 猪尿样的平均添加回收率为 87.2%,89.4%, 平均批内和批间变异系数小于 15%, 与多巴酚丁胺的交叉反应率 (CR%) 为 9.7%, 与其它化合物无 CR,RAC?Kit 在 4 保存期为 180d 关键词莱克多巴胺人工抗原单克隆抗体竞争 ELISA 快速检测试剂盒中图分类号 Q819 莱克多巴胺 (ractopamine,rac) 和克伦特罗 ( 瘦肉精 ) 同属于苯乙醇胺类 β 2? 肾上腺素受体激动剂, 其在猪肉食品中残留对食用者具有心脏 生殖等危害作用, 除美国 FDA 外, 世界各国均禁止将 RAC 用于生猪生产, 尤其近年来, 随着我国政府对非法使用克伦特罗打击力度的加大,RAC 的非法使用日趋严重 RAC 残留传统的检测方法如 HPLC,LC?MS 等由于存在需要昂贵的仪器设备 熟练的专业人员 烦琐费时 周期长 费用高 不能现场操作等缺陷, 不能满足实际检测工作的需求 [1] ELISA 技术具有敏感 特异 快速 简便的特点, 近年来已被应用于 [2] RAC 残留检测,Haasnootet 等建立了阻断 ELISA 方法, [3] Shelver 等建立了间接竞争 ELISA(ciELISA) 方法, 国内 [4] [5] 于洪侠等对 RAC 多克隆抗体 (RACpAb) 曲? 等对 RAC 单克隆抗体 (RAC mab) 进行了研究, 但有关 cielisa 检测方法的建立尚未见报道 本研究应用细胞融合技术在建立分泌高亲和力 RAC 单克隆抗体 (RAC mab) 杂交瘤细胞株的基础上, 成功研制出 RAC 残留快速检测 cielisa 试剂盒 (RAC?Kit), 并对其性能进行了测定 收稿日期 : 修回日期 : 国家 十一五 科技支撑计划重大项目资助 (2006BAK02A21/1) 通讯作者, 电子信箱 :wangzl_2008@yahoo.com.cn 1 材料与方法 1.1 动物 细胞 试剂与溶液 Balb/c 小鼠购自郑州大学医学院 小鼠骨髓瘤细胞 NS0 由英国国家动物健康研究院惠赠 RAC 盐酸克伦特罗 硫酸沙丁胺醇 盐酸多巴酚丁胺 肾上腺素 去甲肾上腺素和异丙肾上腺素为 Sigma 产品 ;BSA 和 OVA 为 Pierce 产品 ; 弗氏佐剂 FCA FIA 细胞培养基 RPMI?1640 HAT HT PEG4000 和胎牛血清为 Gibco 产品 ; 羊抗鼠 IgG(GaMIgG) HRP 标记 GaMIgG(GaRIgG? HRP) 四甲基联苯胺 (TMB) 为 Amresco 产品 ;HRP 标记 RAC(HRP?RAC) 为本课题组制备 其它化学试剂均为国产 AR 级 用 0.01mol/LpH7.4 的磷酸盐缓冲液 (PBS) 配制不同浓度的 RAC 标准液 ;ELISA 所用洗液 (PBST) 为 PBS 含 0.05% Tween?20, 包被液为 0.05 mol/lph9.6 的碳酸盐缓冲液 (CBS), 封闭液 稀释液为含 5% 猪血清的 PBST; 酶底物为 TMB 的磷酸? 柠檬酸缓冲液 ; 终止液为 2mol/L 的硫酸溶液 1.2 人工抗原的合成 [6] 参照 Shelver 等所述的混合酸酐法 (MA) 合成人

2 2009,29(1) 张海棠等 : 高亲和力莱克多巴胺单克隆抗体的研制及 cielisa 检测方法的建立 51 工抗原 BSA?RAC, 用 UV 和 SDS?PAGE 鉴定 1.3 细胞融合备用小鼠的选择 BSA?RAC 免疫 6 周龄雌性 Balb/C 小鼠 5 只, 剂量为只 50μg 蛋白质溶解于 0.2mlPBS, 背部皮下分点注射, 免疫程序参见文献 [7] 最后 1 次免疫后 10d 断尾采血分离血清, 间接 ELISA 检测抗 RAC 多克隆抗体 (RACpAb) 效价, 阻断 ELISA 检测 RACpAb 对 RAC 的 50% 抑制浓度 (IC 50 ), 挑选效价 < 且 IC 50 最低的小鼠, 超免用于细胞融合 [8] 1.4 杂交瘤细胞株的制备与亲和力测定 细胞融合 融合细胞培养及阳性杂交瘤筛选与克 [9] 隆, 按常规技术操作 体内诱生腹水法制备 RAC mab 饱和 ELISA [10] 测定其亲和常数 (Ka) 1.5 cielisa 方法的建立 RACmAb 与 HRP?RAC 工作浓度的确定方阵法 [11] cielisa 的操作步骤第 1 步,GaMIgG10μg/ ml 包板, 每孔 100μl,37 2h, 洗板 ; 第 2 步, 封闭液封闭, 每孔 250μl,37 1h, 洗板 ; 第 3 步, 加入工作浓度 RACmAb, 每孔 50μl, 设阴性和空白对照,37 15min, 洗板 ; 第 4 步, 加入工作浓度 HRP?RAC, 每孔 50μl, 同时等体积加入 RAC 标准液 ( 浓度分别为 0,0.11,0.33, 1,3,9,27,81ng/ml),37 30min, 洗板 ; 第 5 步, 加入酶底物, 每孔 100μl, 室温 5min; 第 6 步, 加入终止液, 每孔 100μl; 第 7 步, 读 A 450 值, 记录结果 RAC?Kit 的标准曲线绘制与曲线拟合 cielisa 测定 RACmAb 对 RAC 不同浓度标准液的抑制率 B/B 0 %(B 是 RAC 不同浓度标准液的 A 450 值,B 0 是 RAC 零浓度标准液的 A 450 值 ), 以 B/B 0 % 为 y 轴, 以不同浓度标准液的对数值 (lg[rac]) 为 x 轴, 绘制标准曲线, 进行回归分析 RAC?Kit 的配置 GaMIgG 包被并封闭好的 8 12 孔酶标板,C1 号液 ( 工作浓度 RACmAb),C2 号液 ( 工作浓度 HRP?RAC),C3,C4 号液 ( 底物缓冲液 ), C5 号液 ( 终止液 ),RAC 标准品 1~10(0,0.5,1,2,4, 8,16,32,64,128ng/ml),PBST 等 待测样品的预处理饲料样, 用研钵研碎, 称取 10g, 加入 40mlPBS 和 5ml1mol/LNaOH 溶液, 搅拌 30min,4000r/min 离心, 上清液用 5ml1mol/LHCl 调 ph 值 7.2, 加热浓缩至 10ml, 冷却至室温后用于检测 猪尿样, 直接检测, 若浑浊不清, 可离心或过滤后用于 检测 1.6 RAC?Kit 的性能测定 灵敏度 RAC?Kit 测定 20 个不同批次的空白标准品, 计算 A 450 值的平均值 (X) 和标准差 (SD), 按照公式 LOD% =(X -2SD)/X 100%, 确定检测限 (LOD) 准确度将 RAC 标准品添加到饲料样 猪尿样中, 使终浓度分别为 0.5,2,8,32ng/ml, 设 6 个重复, 以回收率和变异系数 (CV) 确定其准确度 特异性 RAC?Kit 测定 RAC 与各竞争物的 IC 50, 按照 CR% =IC 50 (RAC)/IC 50 ( 竞争物 ) 100 计算其交叉反应率 (CR%) 保存期取同一批次 RAC?Kit, 保存于 4, 测定保存 6 个月中各月份的 A 450,IC 50,R 2 变化情况, 确定保存期 应用符合实验应用自制 RAC?Kit 对郑州市 许昌市 新乡市 南阳市等地养殖场户采集的 3000 多份生猪尿样进行筛检, 对检出的 96 份阳性尿样用英国 Randox 产品 RAC?Kit 和 GC?MS 进行符合实验 2 结果 2.1 人工抗原的鉴定 UV 鉴定结果见图 1 BSA 最大吸收峰在 280nm,RAC 最大吸收峰在 272nm, 两者偶联后, 其峰叠加并位移至 276nm, 表明偶联成功 ; 依据朗伯? 比尔定律, 推算出 BSA?RAC 的分子结合比为 图 1 BSA,RAC 和 BSA?RAC 的紫外扫描光谱 Fig.1 UVscanningspectrum ofbsa, RACandBSA?RAC SDS?PAGE 鉴定结果见图 2 BSA 的泳动速度大于 BSA?RAC, 说明 BSA?RAC 的分子量大于 BSA, 证明 RAC 与 BSA 已成功偶联 ; 用紫外凝胶成像系统分

3 52 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology Vol.29No 析软件分析得出,BSA?RAC 的分子量为 , BSA 的分子量为 ,BSA 与 RAC 的分子结合比约为 , 与 UV 鉴定结果一致 图 4 RACpAb 对 RAC 的抑制曲线 Fig.4 InhibitivecurveofRACpAbagainstRAC byblockingelisa 图 2 BSA?RAC 的 SDS?PAGE 图 Fig.2 IdentificationofBSA?RACconjugationby SDS?PAGE James 等 [12] Ka 为 10 7 ~10 12 L/mol 为高亲和力抗体的理论,3 种 mab 亲和力均较高,4D8 最好 2.2 杂交瘤细胞株的建立 细胞融合小鼠的选择结果见图 3 图 4 免疫的 5 只小鼠抗体效价均达到了 10?3, 说明获得了较好的免疫效果, 其中 2 号鼠最高为 ,IC 50 最低为 270ng/ml, 选择 2 号鼠用于细胞融合 图 5 RACmAb 的亲和常数测定曲线 Fig.5 Theasociationconstant(Ka) curveofracmab 2.3 cielisa 方法的建立 方阵法确定 HRP?RAC 与 RACmAb 的工作浓度分别为 和 RAC?Kit 标准曲线见图 6, 曲 图 3 RACpAb 效价测定曲线 Fig.3 ThetitersofRACpAbbyindirectELISA 线回归方程为 y= x ,r 2 = ,IC 50 为 3.88ng/ml, 线性范围为 0.5~151ng/ml 阳性杂交瘤细胞株的筛选融合后 10d 观察融合效果,6 块细胞培养板 576 孔中有细胞克隆形成的 528 孔, 融合率为 91.7%; 间接 ELISA 检测阳性 84 孔, 阳性率为 14.6%; 阻断 ELISA 和 cielisa 测定其 IC 50,3 次有限稀释法亚克隆后获得 3 株高效价 敏感 特异的杂交瘤, 分别命名为 3F10,3H12,4D8, 经 10 次传代 冻存及复苏, 杂交瘤分泌抗体稳定 Ka 测定结果见图 5, 3F10,3H12,4D8 所分泌的 mab 与 BSA?RAC 结合达到 50% 饱和所需浓度分别为 3.78,4.71,0.97μg/ml,Ka 分别为 , , L/mol, 根据 图 6 RAC?Kit 标准曲线 Fig.6 CalibrationcurveofRAC?Kit

4 2009,29(1) 张海棠等 : 高亲和力莱克多巴胺单克隆抗体的研制及 cielisa 检测方法的建立 RAC?Kit 的性能测定 灵敏度 cielisa 检测 20 个不同批次的空白标准品,X= Xi/n=1.036,SD={[n X 2 -( X) 2 ]/[n (n-1)]} 1/2 =0.087,LOD% =(X-2SD)/ X 100% =83.2%,LOD=0.342ng/ml, 即 RAC?Kit 的灵敏度, 但考虑到实际检测工作的需要和用户操作方面的误差, 其检测限确定为 0.5ng/ml 准确度结果见表 1 饲料样的回收率在 79.4% ~108%, 平均 87.2%,CV 在 11.3% ~14.7%, 平均 13.2%; 猪尿样的回收率在 83.8% ~94%, 平均 89.4%,CV 在 9.2% ~13.8%, 平均 10.7%; 平均 CV 小于 15%, 表明 RAC?Kit 具有较高的准确度 表 1 RAC?Kit 添加回收试验 (n=6) Table1 RecoverytestofRACaddedtodiferent samplesbyrac?kit 样品 Sample 饲料 Feed 尿液 Urine RAC 添加量测定值 AmountofRAC Measuredvalue (ng/ml) (ng/ml) ± ± ± ± ± ± ± ±4.18 回收率 Recovery (%) 93± ±13 86± ±12 94±14 93± ± ±13.1 CV (%) 特异性结果见表 2 RACmAb 对多巴酚丁胺的 CR% 为 9.7%, 与其它化合物的 CR% 小于 0.01%, 说明 RAC?Kit 特异性强 表 2 RAC?Kit 与 RAC 类似化合物的交叉反应 Table2 Thepercentcros?reactivityofRAC?Kitwith RACanalogouscompounds 化合物 Compounds IC 50 (ng/ml) 交叉反应率 Cros?reactivity(%) 莱克多巴胺 Ractopamine 多巴酚丁胺 Dobutamine 克伦特罗 Clenbuterol > <0.1 沙丁胺醇 Salbutamol > <0.1 肾上腺素 Adrenalin > <0.1 去甲肾上腺素 Norepinephrine > <0.1 异丙肾上腺素 Isoprenaline > < 保存期结果见表 3 随着 RAC?Kit 保存期延长, 各标准品的 A 450 值有所减小, 但其 IC 50,R 2 变化不大, 曲线拟合良好, 说明 RAC?Kit 在 4 180d 保存期内质量稳定 表 3 RAC?Kit 的保存期 Table3 ValidityofRAC?Kit IC 50 保存天数 (d) R Conservationdays 最大吸光值 (ng/ml) Amax 应用符合实验结果见表 4 对用自制 RAC? Kit 检测出的阳性样品 96 份, 用 Randox 标准 RAC?Kit 进行符合, 其中有 1 份为阴性, 其阳性符合率为 99.0%; 用 GC?MS 进行符合, 其中有 2 份为阴性, 其阳性符合率为 98.1 自制 RAC?Kit 与标准 RAC?Kit 和 GC?MS 具有较好的一致性 表 4 自制 RAC?Kit 与标准 RAC?Kit, GC?MS 的应用符合实验结果比较 Table4 Comparisonofapplicationcoincidenceresultsby self?maderac?kit,standardrac?kitandgc?ms 比较项目 Comparisonitems 自制 RAC?Kit Self?made RAC?Kit 标准 RAC?Kit Standard GC?MS RAC?Kit 样品数 PositiveSamplenumber 阳性数 Positive 阴性数 Negative 阳性符合率 Positivecoincidencepercentage(%) 讨论 3.1 RAC 人工免疫原的合成 [2] Haasnootw 等研究证实 RAC 的抗原决定簇是两个苯酚中的酚羟基和亚氨基结构 因此, 合成 RAC 人工抗原可采用两种方法, 一是 1,4? 丁二醚法, 碱性条件下 (ph10.8),1,4? 丁二醚上游离的环氧基团与酚羟基反应即可偶联 ; 二是 MA 法,RAC 与戊二酸酐反应引入活性基团羧基, 再与氯甲酸异丁酯反应通过单酰胺键将其偶联起来 笔者进行了对比试验, 前者引入的间隔臂较长,13 个碳原子, 易产生桥抗体, 后者为单酰胺键,2 个碳原子位, 长度适宜, 免疫效果更好 3.2 高亲和力 RACmAb 杂交瘤细胞株的筛选 成功制备半抗原的高亲和力 mab 必须建立一个可靠的杂交瘤细胞筛选体系, 要求该体系能够准确测定

5 54 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology Vol.29No 半抗原抗体效价 排除载体蛋白和桥抗体的干扰 确定 mab 的敏感性和亲和性 本实验采用 MA 法制备免疫抗原 BSA?RAC( 单酰胺键为桥 ),1,4? 丁二醚法制备异质包被抗原偶 OVA?RAC( 丁二醚键为桥 ), 间接 ELISA 测定细胞培养上清效价, 排除载体蛋白与桥抗体的干扰, 阻断 ELISA 和 cielisa 测定阳性杂交瘤对 RAC 的敏感性, 饱和 ELISA 测定 Ka, 从而筛选出了效价高 敏感性强 亲和力高的杂交瘤细胞株 3.3 RAC?Kit 的质量性能 RAC?Kit 的灵敏度由抗体亲和力决定, 实验所用 RACmAb 为高亲和力抗体,RAC?Kit 具有较高的灵敏度, 检测限为 0.5ng/ml; 准确性由标准曲线标准点的设 同类产品 Congenericproducts 表 5 RAC?Kit 同类产品性能比较 置决定, 本实验将标准点 B/B 0 % 与 RAC 浓度的对数值设置在同一条曲线上体现其线性, 通过添加回收试验证实, 所设标准点线性关系好, 准确性高 ; 特异性由抗体的特异性决定, 采用交叉反应实验鉴定了 RAC?Kit 的特异性 研制的 RAC?Kit 具有较高的敏感性 准确性和特异性, 可用于 RAC 残留检测的推广应用 3.4 与国内外同类产品的性能比较 RAC?Kit 同类产品性能比较结果见表 5 本课题研制的 RAC?Kit 通过与国内外同类产品性能指标的对比分析, 结果表明, 自行研制 RAC?Kit 的质量性能与国内同类产品相当, 与国外同类产品接近 Table5 PerformancecomparisonofRAC?Kithomogeousproducts 检测限 Detectionlimit(ng/ml) 性能指标 Performanceindex 回收率 Recovery(%) 交叉反应率 Cros?reactivity(%) CV(%) 本实验研制 RAC?Kit RAC?Kitofthestudy ±20 多巴酚丁胺 9.7, 其它 <0.1 <15 北京望尔生物技术公司 RAC?Kit RAC?KitofBeijingWangerBiotechnologyCo.,Ltd ±20 多巴酚丁胺 12.4, 其它 <0.1 <15 广州弗赛生物科技公司 RAC?Kit RAC?KitofGuangzhouMandraxBiotechnologyCo.,Ltd ±20 多巴酚丁胺 3.0, 其它 <0.1 <25 深圳绿诗源生物技术公司 RAC?Kit RAC?KitofShenzhenLvshiyuanBiotechnologyCo.,Ltd ±15 多巴酚丁胺 13, 其它 <0.1 <20 常州赛沃生物科技公司 RAC?Kit RAC?KitofChangzhouSEOBiotechnologiesCo.,Ltd ±15 多巴酚丁胺 5.3, 其它 <0.1 <20 RAC?KitofGermanyGreenspringDiagnosticCorporation ±15 多巴酚丁胺 10, 其它 <0.1 <15 RAC?KitofEnglandRandoxLaboratoriesLtd ±15 多巴酚丁胺 7.9, 其它 <0.1 <15 参考文献 [1]DicksonLC,MacneilJD,LeeS,etal.Determinationofbeta? agonistresiduesinbovineurineusingliquidchromatography? tandemmasspectrometry.jaoacint,2005,88(1):45~46 [2]HaasnootW,StoutenP,LommenA,Determinationoffenoterol andractopamineinurinebyenzymeimmunoasay.analyst, 1994,119(12):2675~2680 [3]ShelverW L,SmithDJ.Developmentofanimmunoasayfor theβ?adrenergicagonistractopamine.journalofimmunoasay, 2000,21(1):1~23 [4] 于洪侠, 杨曙明, 朱宇. 莱克多巴胺多克隆抗体的制备. 中国兽医科学,2006,36(1):62~65 YuH X,YangSM,ZhuY.VeterinaryScienceinChina, 2006,36(1):62~65 [5] 曲?, 齐孟文. 莱克多巴胺单克隆抗体的制备与初步鉴定. 核农学报,2005,19(5):393~396 QuQ,QiM W.JournalofNuclearAgriculturalSciences, 2005,19(5):393~396 [6] ShelverW L, Smith D J, Bery E S. Production and characterizationofamonoclonalantibodyagainstthebeta? adrenergicagonistractopamine.journalofagriculturalfood Chemistry,2000,48(9):4020~4026 [7] 王琳, 齐孟文, 冯才伟, 等. 邻氯青霉素单克隆抗体的制备及特性鉴定. 中国生物工程杂志,2006,26(2):66~68 WangL,QiM W,FengCW,etal.ChinaBiotechnology, 2006,26(2):66~68 [8] Tijsen P. Practice and theory ofenzyme immunoasay. Amsterdam:Elsever,1985:173~210 [9] 朱力平, 陈学清. 免疫学实验方法. 北京 : 人民军医出版社,2000:356~357 ZhuLP,ChenX Q.ExperimentalMethodsofImmunolog. Beijing:People,sMilitaryMedicinePres,2000:356~357 [10] BatyJD, BeatyB G, WlanosW G. Measurementof monoclonalantibody afinity by non?competitive enzyme immunoasay.journalofimmunologymethods,1987(100): 173~179 [11] 沈建忠, 何方洋, 何继红, 等. 动物组织中磺胺二甲嘧啶残

6 2009,29(1) 张海棠等 : 高亲和力莱克多巴胺单克隆抗体的研制及 cielisa 检测方法的建立 55 留检测 ELISA 试剂盒的研制. 中国兽医杂志,2003,39 (6):6~8 ShenJZ, HeF Y, HeJH, etal. ChineseJournalof VeterinaryMedicine,2003,39(6):6~8 [12]JamesW G.Monoclonalantibodies:principlesandpractice. Academicpres,IncLtd,1983:142~147 GenerationofHighAfinityMonoclonalAntibodyandDevelopment ofcielisakitforrapiddetectionofractopamine ZHANGHai?tang 1 WANGZi?liang 1 DENGRiu?guang 2 ZHANGGai?ping 2 FANGuo?ying 1 JIANGJin?qing 1 (1ColegeofAnimalScience,HenanInstituteofScienceandTechnology,Xinxiang ,China) (2HenanProvincialKeyLaboratoryforAnimalImmunology,Zhengzhou ,China) Abstract Mixedanhydride(MA)wasusedtoconjugateractopamine(RAC)tobovineserum albumin (BSA)andobtainedartificialantigenBSA?RACidentifiedbyUVandSDS?PAGE.Balb/cmicewereimmunized withbsa?rac andhybridomalinesthatsecreterac monoclonalantibody(mab) weregeneratedwithcel fusion.acielisakitfordetectionofrac(rac?kit)wasdevelopedwithracmabanditstraitsweretested. TheresultsindicatedthatBSA?RACwassynthesizedsuccesfulyanditsconjugationratioofRACtoBSAwas about Threehybridomalineswerefilteredandthebestonewas4D8,itsafinityconstant(Ka)was L/mol.ThedetectionlimitofRAC?Kitwas0.5ng/mlanditsdetectionrangewas0.5to151ng/ml. TherecoveriesofRACspikedinfeedwere87.2% andinswineurinewere89.4%.theprecisionandaccuracy oftheasayasdeterminedbyinter?asayandintra?asaycoeficientvariationwerelesthan15%,andhad9.7% cros?reactivity(cr%)todobutamine,andlitleornocrtoothercompounds.thevalidityofrac?kitin4 wasin180d. Keywords Ractopamine Artificialantigen Monoclonalantibody CompetitiveELISA Rapidtestkit

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