膠體金試紙條的制備

1、免疫膠體金技術(shù)簡(jiǎn)介 Immune colloidal gold technique 2015-1-27 目錄 1 膠體金技術(shù)的種類2 膠體金的合成3 膠體金的標(biāo)記與純化4 膠體金免疫層析法試劑的組成5 膠體金免疫層析試紙的應(yīng)用7 膠體金技術(shù)的發(fā)展 膠體金免疫層析試紙的檢測(cè)模式6 l 膠體金免疫層析（Gold Immune Chromatographic Assay, GICA）技術(shù)是結(jié)合了膠體金技術(shù)和免疫層析技術(shù) 發(fā)展而來(lái)的，其本質(zhì)為一種固相反應(yīng)的 ELISA,并用膠體 金來(lái)代替底物顯色。 l 免疫膠體金技術(shù) 是以膠體金作為示蹤標(biāo)志物應(yīng)用于抗原抗體的一種新型 的免疫標(biāo)記技術(shù)。 l 膠體金標(biāo)記

2、實(shí)質(zhì)上是蛋白質(zhì)等高分子被吸附到膠體金顆粒表面的包 被過(guò)程。 膠體金技術(shù)的發(fā)展 1939-雛形 Kausche等把煙草花葉病毒吸附到金顆粒上在電 子顯微鏡下觀察金離子呈高電子密度。 1971-作為標(biāo)記物應(yīng)用于免疫組織化學(xué)研究 Faulk等首先將兔抗沙門菌抗血清與膠體金顆粒結(jié) 合，用直接免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)檢測(cè)沙門菌的表面抗原。 1974-實(shí)現(xiàn)間接免疫金染色法 Romano將膠體金標(biāo)記到馬抗人的IgG上，實(shí)現(xiàn)了 間接免疫金染色法 膠體金技術(shù)的種類及優(yōu)點(diǎn) l 快速免疫金滲濾法快速免疫金滲濾法(immuogold filtration assay ,IGFA) 即穿流式(flow through)的固相膜

3、免疫測(cè)定。 主要由兩部分組成：膜滲濾裝置和標(biāo)記結(jié)合物。前 者為一塑料小盒，其中填滿吸水性物質(zhì)，面上緊貼放置一 片吸附有抗體(以雙抗體夾心法測(cè)抗原為例)的硝酸纖維膜， 標(biāo)記結(jié)合物為免疫金。 l 免疫層析法免疫層析法( immunochromatogra-phy， ICA) 是繼IGFA之后發(fā)展起來(lái)的另一種固相膜免疫測(cè)定， 與IGFA利用微局限性膜的過(guò)濾性能不同，免疫層析法 中滴加在膜一端的樣品溶液受膜的毛細(xì)管作用(基于層 析作用的橫流 （lateral flow） )向另一端移動(dòng)。移動(dòng)過(guò) 程中被分析物與固定在膜上某一區(qū)域的受體(抗原或者 抗體)結(jié)合而被固相化，無(wú)關(guān)物質(zhì)則越過(guò)該區(qū)域而被分 離，然后

4、通過(guò)標(biāo)記物顯色來(lái)判定試驗(yàn)結(jié)果，以膠體金 為標(biāo)記物的實(shí)驗(yàn)稱為膠體金免疫層析試驗(yàn)。 免疫膠體金技術(shù)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 檢測(cè)方法簡(jiǎn)單而快速，數(shù)分鐘即可得出結(jié)果； 不需儀器設(shè)備，操作人員不需特殊訓(xùn)練； 試劑穩(wěn)定，適用于單份測(cè)定； 無(wú)污染； GICA的特點(diǎn)是單一試劑，一步操作。小型實(shí)驗(yàn)室 即有條件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。 干燥包裝的試劑可在室溫保存一年以上。 最近由于原料的精選和制作工藝的改進(jìn)，已能 制備出可用于定量測(cè)定的GICA試劑。Roche公司生 產(chǎn)的用于急性心肌梗死診斷的肌鈣蛋白和肌紅蛋白的 GICA試劑和匹配的簡(jiǎn)便測(cè)讀器Cardiac Reader，其 精密度和準(zhǔn)確性均符合定量測(cè)定要求。 不足： 金免疫測(cè)定中應(yīng)

5、用的是單份試劑，難于進(jìn)行質(zhì)量控 制。即使是同一批生產(chǎn)的試劑，也很難保證每個(gè)試劑 的同一性。因此金免疫測(cè)定一般只能用于定性試驗(yàn)。 其定量檢測(cè)和靈敏度的提高還有賴于新原料和新材料 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。 膠體金的合成 白磷還原法(1905年)可合成3nm左右大小的金顆粒； 白磷還原法(1925年)經(jīng)改良后，可合成512nm大小的 金顆粒； 抗壞血酸還原法(1958年)可合成613nm大小的金顆粒； 檸檬酸三鈉還原法(1973年)可合成5nm、15nm、30nm、 60nm大小的金顆粒； 乙醇超聲波還原法(1980年)可合成610nm大小的金 顆粒； 硼氫化鈉還原法(1982年)可合成317nm大小的金顆粒

6、； 單寧酸檸檬酸三鈉還原法(1985年)可合成317nm大 小的金顆粒。 膠體金合成 將100ml的0.1H2AuCl4加入200ml的錐形瓶中，并 將其置于攪拌電熱爐上，加入一個(gè)磁力條并將溶液 加熱至沸騰。 向沸騰的溶液中加入1.5ml的0.1二合水檸檬酸三 鈉，Na3C6H5O7.2H2O 當(dāng)獲得深紅顏色的溶液時(shí)停止加熱 制備膠體金試紙條常用的一般是檸檬酸三鈉還原法 膠體金膠體金 粒徑粒徑 （nm） 1檸檬酸檸檬酸 三鈉加入量三鈉加入量 （ml）* 呈色呈色max 162.00橙色橙色518nm 24.51.50橙紅橙紅522nm 411.00紅色紅色525nm 71.50.70紫色紫色5

7、35nm 膠體金的合成 l注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) （1）氯金酸易潮解，應(yīng)干燥、避光保存。 （2）氯金酸對(duì)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕性，因此在配制 氯金酸水溶液時(shí)，不應(yīng)使用金屬藥匙稱量氯金酸。 （3）用于制備膠體金的蒸餾水應(yīng)是雙蒸餾水或三 蒸餾水，或者是高質(zhì)量的去離子水。 （4）是以制備膠體金的玻璃容器必須是絕對(duì)清潔 的，用前應(yīng)先經(jīng)酸洗并用蒸餾水沖凈。最好是經(jīng) 硅化處理的，硅化方法可用5二氯甲硅烷的氯仿 溶液浸泡數(shù)分鐘，用蒸餾水沖凈后干燥備用。 膠體金的質(zhì)量鑒定 優(yōu)質(zhì)金顆粒和劣質(zhì)金顆粒 劣質(zhì)金外形不均一，且 非球形，有凝集現(xiàn)象， 顆粒間變異系數(shù)較大 。 透射電鏡下觀察其顆粒大小及均勻度 理想的金顆粒大小基本相等

8、， 均勻一致，無(wú)橢圓形及多角 形的金顆粒存在。 雙電層結(jié)構(gòu)保證了膠體金的穩(wěn)定 性，使金顆粒始終以懸浮狀態(tài)存 在。 膠體金溶液通常由呈單一分散狀 態(tài)的金顆粒組成，金顆粒直徑在 1-100nm 之間，而穩(wěn)定的金溶液 則要求金顆粒維持在某一固定直 徑不變。 蛋白通常帶有多種電荷，當(dāng)?shù)鞍?帶正電時(shí)，能與膠體金所帶的負(fù) 電荷相互作用；而蛋白中的疏水 氨基酸能通過(guò)疏水作用將蛋白結(jié) 合至金顆粒表面；有些蛋白則可 通過(guò)半胱氨酸的巰基與金顆粒共 軛連接。 膠體金的蛋白標(biāo)記 金標(biāo)樣本程序 l將膠體金調(diào)整至正確的pH值 l確定最小蛋白含量 l最終結(jié)合（標(biāo)記） l純化 膠體金調(diào)整正確的pH值 膠體金與蛋白質(zhì)的結(jié)合成功

9、與否，取決于pH值，一 般只有在蛋白質(zhì)等電點(diǎn)(PI)略偏堿的條件下二者才能牢 固地結(jié)合，因此，標(biāo)記之前須將膠體金溶液的pH值調(diào)至 待標(biāo)記蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)略偏堿。 需要提高膠體金的pH值時(shí)可用0.1molK2CO3，需要 降低膠體金的pH值時(shí)可用0.1N HCl。測(cè)定金溶液的pH可 能損害pH測(cè)定計(jì)的探頭，因此，一般用精密的pH試紙測(cè) 定其pH即可. 常見(jiàn)蛋白標(biāo)記條件 最小蛋白用量的確定 l （1）光電比色法：制備一系列不 同濃度的等體積蛋白質(zhì)溶液（1ml）， 分別加入5ml膠體金中，迅速混勻， 然后，各加入1ml 10% NaCl溶液， 搖勻，靜置5min后測(cè)各管。根據(jù)膠 體金顆粒的大小，OD在

10、520 580nm之間測(cè)定，以O(shè)D值為縱坐標(biāo)， 蛋白質(zhì)用量為橫坐標(biāo)作一曲線，取 曲線最先與橫軸相接近的那一點(diǎn)處 的蛋白質(zhì)用量為最適穩(wěn)定量。圖中 10nm的膠體金溶液中蛋白質(zhì)的最適 穩(wěn)定量為45g/ml。 l （2）目測(cè)法：以目測(cè)法確定膠體金與待標(biāo)記蛋白 質(zhì)用量比例，將標(biāo)記的蛋白質(zhì)逐級(jí)稀釋后（由 5g45g另設(shè)對(duì)照管），各取等體積順序加入 一系列裝有1ml膠體金的試管中，5min后，在上述 各管內(nèi)分別加入0.1ml 10%氯化鈉，依表順序進(jìn)行。 發(fā)現(xiàn) 1、2 號(hào)管出現(xiàn)黑色沉淀且紅色全部褪去，3 號(hào)管雖 然能保持紅色，但是管底也出現(xiàn)了一定量的黑色沉淀，而 4、5 號(hào)管顏色無(wú)變化與對(duì)照顏色一致，最低

11、蛋白量即為4 號(hào)管的蛋白量。 最終結(jié)合（McAb） 取100ml金溶液，調(diào)整pH值至8.2 調(diào)整濾過(guò)和離心的抗體溶液（0.1g/l）至 pH8.2 當(dāng)金溶液在快速攪拌時(shí)要逐滴加入定量的 抗體（蛋白最小濃度量加10%即蛋白穩(wěn)定 量），大約5分鐘加完 在金標(biāo)溶液中加入10ml濾過(guò)的10BSA至 終濃度為1%，并輕輕攪拌10分鐘。 純化 l 超速離心法、凝膠過(guò)濾法 膠體金顆粒 /nm pH標(biāo)記蛋白質(zhì)離心力/g時(shí)件/min 59.0羊抗人IgG4500045 108.2McAb4500030 156.5鏈霉親和素12000045 206.0SPA12000030 109.0羊抗兔IgG12000060

12、 幾種免疫金探針離心純化條件 膠體金免疫層析法試劑的組成 u樣品墊(Sample pad)： 玻璃纖維、聚酯膜、纖維素濾紙、無(wú)紡布等多種材 質(zhì)，多種規(guī)格，批間穩(wěn)定。 樣品墊的作用： 減緩樣品滲透速度，有利于樣品在結(jié)合墊上均勻分布； 去除樣品中雜質(zhì)顆粒； 調(diào)節(jié)樣品液pH值或粘度等。 樣品墊可使用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行浸漬處理，從而減少樣本差 異，提高試驗(yàn)的靈敏度。通?？梢詫⑾礈靹?、粘性增強(qiáng)劑、 阻滯劑及鹽滲入樣本墊然后加以干燥，該工藝可避免使用 復(fù)雜辨識(shí)劑/追跡緩沖液的麻煩，使檢測(cè)一步完成。 u結(jié)合墊(Conjugate pad)： 玻璃纖維、聚酯膜、纖維素濾紙、無(wú)紡布等多種材 質(zhì)，多種規(guī)格，批間穩(wěn)定。

13、結(jié)合墊的作用主要為： -吸附一定量的金標(biāo)結(jié)合物顆粒； -吸附并持續(xù)不斷的將樣品轉(zhuǎn)移到NC膜上； -保持金標(biāo)結(jié)合物顆粒的穩(wěn)定性； -保證金標(biāo)結(jié)合物顆粒定量完全釋放等。 玻璃纖維膜玻璃纖維膜/聚酯纖維膜聚酯纖維膜 u硝酸纖維素膜( Nitrocellulose)： 一般使用Millipore，MDI，S&S，whatman 等國(guó)外公司 的硝酸纖維素膜。 NC膜的作用： - 在檢測(cè)線和對(duì)照線條帶區(qū)域固定抗體； -樣品在NC膜上流動(dòng)并與試劑混合發(fā)生免疫反應(yīng)； -反應(yīng)在NC膜上顯色，讀檢測(cè)結(jié)果 NC膜的重要參數(shù)： 孔徑、對(duì)稱性、層析速度、表面活性劑、蛋白結(jié)合力、 強(qiáng)度、表面質(zhì)量、厚度、批間均一性等。 硝

14、酸纖維膜的選擇 u膜的分類標(biāo)準(zhǔn)膜的分類標(biāo)準(zhǔn)(m和和s) m: 指的是膜孔徑 換算情況大致為：8m=135s；6m=180s u不同秒數(shù)的膜對(duì)反應(yīng)的影響不同秒數(shù)的膜對(duì)反應(yīng)的影響 通過(guò)速度越快和包被在T線的物質(zhì)反應(yīng)時(shí)間也就越短，讀 數(shù)快，那么靈敏度也就越低。反之，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，讀數(shù)慢， 也就靈敏度高。同時(shí)還有一個(gè)問(wèn)題是，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā) 生非特異性結(jié)合的可能性就越大，所以過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)不 一定就能夠真正的提升靈敏度。 135s一般用在雙抗體夾心法，一般用在雙抗體夾心法，180s一般用在競(jìng)爭(zhēng)法一般用在競(jìng)爭(zhēng)法. u片材： 不干膠塑料襯底，片材的質(zhì)量很大程度上影響了 產(chǎn)品的貨架期。 u吸收墊(Absorb

15、ent Pad)： 提供高吸收率、高容量以及相對(duì)穩(wěn)定吸收率的吸 收紙； 吸收紙的作用： 主要表現(xiàn)在控制樣品的流速，促進(jìn)虹吸作用以及 使試劑跨過(guò)膜而不僅僅移到膜上。 膠體金免疫層析試紙模式 雙抗體夾心模式 疫病抗原檢測(cè) 競(jìng)爭(zhēng)模式 小分子物質(zhì)檢測(cè) SPA/蛋白G模式 疫病抗體檢測(cè) 雙抗體夾心模式 判定檢測(cè)線 質(zhì)控線 陽(yáng)性顯色顯色 陰性不顯色顯色 競(jìng)爭(zhēng)模式 判定檢測(cè)線 質(zhì)控線 陽(yáng)性不顯色顯色 陰性顯色顯色 SPA/G蛋白模式 判定檢測(cè)線 質(zhì)控線 陽(yáng)性顯色顯色 陰性不顯色顯色 膠體金免疫層析試紙質(zhì)量檢測(cè) 膠體金免疫層析試紙的應(yīng)用 在獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用 Zhang等用克倫特羅制備的單克隆抗體標(biāo)記膠體金作為檢測(cè)探針，然后將偶 聯(lián) BSA的克倫特羅作為 T 線，以競(jìng)爭(zhēng)模式組裝成試紙，用于樣品的克倫特羅 殘留檢測(cè)，為我國(guó)食品安全檢測(cè)提供了有效的工具。之后 Zhang 的團(tuán)隊(duì)采用 同樣的模式制備并組裝成功兩類獸藥殘留檢測(cè)試紙，分別為磺胺間甲氧嘧啶、 恩諾沙星殘留檢測(cè)膠體金免疫層析試紙，為我國(guó)獸藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā) 展奠定了基礎(chǔ)。 在獸醫(yī)疫病檢測(cè)中的應(yīng)用 Bhakar等應(yīng)用相應(yīng)的單抗標(biāo)金，建立了阿米巴蟲(chóng)抗原檢測(cè)方法。Kame