第六章 免疫傳感器

1

第六章免疫傳感器Immunosensor

偶聯(lián)抗原/抗體分子的生物敏感膜與信號轉(zhuǎn)換器組成的，基于抗原抗體特異性免疫反應(yīng)的一種生物傳感器。

2

一、免疫

1.什么叫免疫

免疫是機(jī)體的一種特殊保護(hù)性生理功能。人體依靠這種功能識別“自己”、排除“非己”成分，以維持內(nèi)環(huán)境的平衡和穩(wěn)定。

2.免疫的類型

●非特異性免疫

●特異性免疫

3●非特異性免疫（先天性免疫）

人類通過遺傳（即在長期自然進(jìn)化中逐漸建立起來）而來的天然防御功能。

特點(diǎn)：人人都有、生來就有

作用：對多種病原體都有一定的防御功能（即無特異性）

4●特異性免疫（獲得性免疫）

人類在出生后生活過程中受到病原體作用，通過與病原體的斗爭而獲得的一種免疫力。

特點(diǎn)：不是人人都有，只是與該病原體斗爭的人才能獲得。

作用：對某一特定病原體或異物起作用。

5二、抗原和抗體

1.抗原

可使機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)的物質(zhì)。

特點(diǎn)：

●異物性

●大分子性

●

特異性

6具有兩種性能：

●刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)；

●與相應(yīng)免疫反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生特異性的結(jié)合反應(yīng)。

72.抗體

是機(jī)體受抗原刺激后產(chǎn)生的，并能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。

分布：主要分布在血清中，也有分布于組織液及外分泌液(如乳汁）。

功能：與特異抗原結(jié)合，發(fā)生免疫反應(yīng)。

產(chǎn)生：效應(yīng)B細(xì)胞合成、分泌。

8二、免疫傳感器的類型

利用抗體對相應(yīng)抗原的識別和結(jié)合的雙重功能，將抗體或抗原的固化膜與信號轉(zhuǎn)換器組合而成，用來測定抗原（或抗體）的傳感器稱為免疫傳感器。

9

感受器單元中的抗體與被分析物的親和性結(jié)合具有高度的特異性，抗體與抗原選擇性結(jié)合產(chǎn)生的信號敏感地傳送給感受器，再經(jīng)電子放大器進(jìn)行放大處理。

免疫傳感器的性能優(yōu)劣主要取決于抗體與待測物結(jié)合的選擇性和親和力。10免疫傳感器根據(jù)抗體是否進(jìn)行標(biāo)記分為：

●非標(biāo)記免疫傳感器

●標(biāo)記免疫傳感器

根據(jù)信息轉(zhuǎn)換過程分為：

●直接型免疫傳感器

●間接型免疫傳感器

11（1）標(biāo)記法

采用酶、熒光物質(zhì)等進(jìn)行標(biāo)記，抗原抗體反應(yīng)通過電化學(xué)、光學(xué)等手段進(jìn)行檢測，同時(shí)對濃度信息加以化學(xué)放大（如酶標(biāo)記），從而實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測目標(biāo)物。

12

13（2）非標(biāo)記法

抗體與抗原結(jié)合后直接將免疫反應(yīng)的信息轉(zhuǎn)變成可測信息直接轉(zhuǎn)變成可測信號。

14

免疫傳感器根據(jù)使用的信號轉(zhuǎn)換器可分為：

●

電化學(xué)免疫傳感器

●光纖免疫傳感器

●壓電免疫傳感器

15三、電化學(xué)免疫傳感器

1.電位型免疫傳感器

基于測量電位的變化進(jìn)行免疫分析的生物傳感器。

16原理:

將抗體結(jié)合在載體上，當(dāng)樣品中的抗原選擇性地與固定抗體結(jié)合時(shí)，膜內(nèi)離子載體性質(zhì)發(fā)生改變而導(dǎo)致電極上電位的變化，由此測得抗體濃度。

17

●

測定人絨毛膜促性腺激素(HCG)

HCG由胎盤的滋養(yǎng)層細(xì)胞分泌的一種糖蛋白，作為妊娠的早期診斷標(biāo)準(zhǔn)。

將電極固定上兔抗人HCG抗體，即制備成HCG電極。

當(dāng)待測溶液中滴入HCG抗原溶液時(shí)，由于抗原與抗體結(jié)合，電位逐漸下降，根據(jù)下降的電位，可以計(jì)算出HCG的濃度。

18●測定甲胎蛋白（AFP）

甲胎蛋白是胚胎肝細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，為胎兒血清的正常組分，出生2周左右消失。

成年人血清中測出AFP，可作為診斷原發(fā)性肝癌的特異性指標(biāo)。

19

Ag-AgCl電極上固定甲胎蛋白抗體，溶液中有若有AFP，即形成抗原抗體復(fù)合物，造成電極電位下降，從而測出AFP的含量。

202.電流型免疫傳感器

將酶底物濃度的變化或其催化產(chǎn)物濃度的變化轉(zhuǎn)變成電流信號。

結(jié)構(gòu)最簡單的是以Clark氧電極為基礎(chǔ)建立起來的酶免疫傳感器。

主要有競爭法和夾心法.

21競爭法：

用酶標(biāo)抗原與樣品中的抗原競爭結(jié)合氧電極上的抗體，催化氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電活性物質(zhì)而引起電流變化，從而測得樣品中的抗原濃度。22

以過氧化氫酶作為酶標(biāo)記為例說明工作原理：①在測定溶液中加入標(biāo)記的過氧化氫酶抗原，然后將抗體膜免疫傳感器插入上述溶液中。未標(biāo)記抗原（被測物）和標(biāo)記抗原對膜上的抗體發(fā)生競爭結(jié)合；②洗去未反應(yīng)的抗原；③將傳感器插入測定酶活性的溶液中，這時(shí)傳感器的電流值是由測定液中氧的量決定的；向溶液中加入一定量的H2O2，結(jié)合在膜上的過氧化氫酶使H2O2分解產(chǎn)生O2，隨之傳感器的電流值增大。24如何用這種方法測定HCG？

25夾心法：

在樣品中的抗原與氧電極上的抗體結(jié)合后，再加酶標(biāo)抗體與結(jié)合在抗體上的抗原結(jié)合，形成夾心結(jié)構(gòu)，從而催化氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流值變化。26

在溶液中加入足量過氧化氫，隨抗體附著在電極上的那部分辣根過氧化物酶就會(huì)氧化過氧化氫，產(chǎn)生與其數(shù)量成正比的陰極電流。

黃曲霉毒素的檢測

●

1級致癌物，是一種劇毒物質(zhì)，毒性是氰化鉀的10倍，是砒霜的68倍。