膠乳顆粒增強比濁法(particle-enhanced turbidimetric immunoassay, PETIA)是近年來出現的一種較為穩定、準確的體液蛋白均相免疫比濁檢測方法。相對于Elisa方法,省去了孵育和洗板的步驟,幾分鐘就能獲得結果;相對于金標法具有更高的靈敏度,可用于定量檢測。
優點
(1)操作簡單,可在幾分鐘內快速、準確地檢測含量,真實反映病情進展和評估治療效果,對于疾病的早期診斷和治療具有重要的臨床意義;
(2)不易受人為操作和外界因素干擾,檢測穩定性和重復性都很好;
(3)能利用普通的生化分析儀進行檢測,容易實現自動化,可在各級基層醫療機構普及和應用。
(2)不易受人為操作和外界因素干擾,檢測穩定性和重復性都很好;
(3)能利用普通的生化分析儀進行檢測,容易實現自動化,可在各級基層醫療機構普及和應用。
影響共價偶聯的因素
A 活性基團和偶聯試劑
1、配體
因為活性和結合動力學是高度依賴于固定化分子的取向,故可用于偶聯和修飾的活性基團必須慎重考慮。
2、微球
生物分子可通過各種表面化學試劑偶聯到聚合物或硅基微球上。可用的表面官能團包括:聚合-羧基和氨基(常用的)以及羥基、肼基和氯甲基;和硅-醇硅基、羧基。
部分產品列表
產品名稱 | 氨基聚苯乙烯微球 | 羥基聚苯乙烯微球 | 羧基聚苯乙烯微球 |
固含量 | 2.5% ~ 5% w/v | 5% w/v | 2.5% ~ 5% w/v |
粒徑 | 0.2-8um | 0.7-0.9um | 0.05-8um |
規格 | 10ml, 100ml | 10ml, 100ml | 10ml, 100ml |
3、交聯劑
交聯劑可用于活躍含水環境中表現出低反應活性的基團(碳二亞胺與羧基結合),或者加入到對彼此沒有反應的基團中(如氨基與氨基結合)
部分產品列表
英文品名 | 中文品名 | CAS | 規格 |
EDC | 1-乙基-3-[3-二甲氨基丙基]碳化二亞胺鹽酸鹽 | 25952-53-8 | 5g, 25 g |
NHS | N-羥基琥珀酰亞胺 | 6066-82-6 | 100g |
Sulfo-NHS | N-羥基硫代琥珀酰亞胺鈉鹽 | 106627-54-7 | 10g, 50g |
SMCC | 琥珀酰亞胺基4-[N-馬來酰亞胺甲基]環己烷-1-羧化物 | 64987-85-5 | 50mg |
Sulfo-SMCC | 硫代琥珀酰亞胺基4-[N-馬來酰亞胺甲基]環己烷-1-羧化物 | 92921-24-9 | 50mg, 1g |
B 微球組成
微球的特定組成將決定其特性,如如疏水性或親水性,正電荷或負電荷,表面電荷密度等,這些特點都會對其承載能力有一定影響。也就是說,生物分子怎么有效地進入化學基團附近,以便可能發生偶聯。他們還將影響非特異性結合特性,但非特異性結合可能與阻斷劑、緩沖液及檢測的條件(如:樣品稀釋)等有關。
C 試劑的質量
試劑的質量對成功的偶聯是至關重要的,并影響包被微球的性能。遵從制造商的指引
用于試劑調制,使用,存儲,和過期應觀察到保證活性和穩定性,并且采取措施防止污染。
D、試劑的濃度
確定不同試劑的適當濃度,比如配體或交聯劑,對控制表面密度很重要。使用太少會導致包被不是較理想且活性低。使用太多會導致微球“過載”(空間位阻效應,減少活性)或者單純地浪費昂貴的試劑。
E、緩沖液
1、總論
緩沖液的選擇和具體方案(配體和反應基團)有關。在選擇緩沖液時,考慮到與配體的相容性。此外,還要考慮到緩沖液中不能包含參與或干擾反應的化合物。比如,磷酸鹽和醋酸鹽緩沖液會降低碳二亞胺的反應活性,因此不建議在羧基微球偶聯中作為活躍緩沖液使用。在這種情況下,一種流行的替代是使用MES。又如,在與胺活性化學物質作用時,應避免含有游離胺的緩沖液(Tris或甘氨酸)。
2、配方中常用的緩沖液
a、磷酸鹽緩沖液(PBS)pH 7.4
i. 磷酸氫二鉀: 1.82 g/L (MW 174.2)
ii. 磷酸二氫鈉: 0.22 g/L (MW 120.0)
iii. 氯化鈉: 8.76 g/L (MW 58.4)
ii. 磷酸二氫鈉: 0.22 g/L (MW 120.0)
iii. 氯化鈉: 8.76 g/L (MW 58.4)
用去離子水并定容至1L,用1N鹽酸或1N氫氧化鈉調節pH至7.4.
b、硼酸鹽緩沖液 pH8.5
i. 硼酸, H3BO3: 12.4 g/L (MW 61.8)
ii. 硼氫化鈉: 19.1 g/L (MW 381.4)
ii. 硼氫化鈉: 19.1 g/L (MW 381.4)
加入50mL硼酸溶液至14.5mL硼氫化鈉溶液中,用去離子水并定容至200mL。用3M的氫氧化鈉 調節pH至8.5.
c、醋酸鹽緩沖液 pH3.6~5.6
i. 0.1 M 醋酸: (5.8mL制備1000mL)
ii. 0.1 M 醋酸鈉: 8.2 g/L (無水, MW 82.0)
ii. 0.1 M 醋酸鈉: 8.2 g/L (無水, MW 82.0)
按如下所示比例混合醋酸和醋酸鈉溶液,用去離子水并定容至100mL。用1N鹽酸或 1N氫氧化鈉調節pH。
醋酸/mL | 46.3 | 41.0 | 30.5 | 20.0 | 14.8 | 10.5 | 4.8 |
醋酸鈉/mL | 3.7 | 9.0 | 19.5 | 30.0 | 35.2 | 39.5 | 45.2 |
pH | 3.6 | 4.0 | 4.4 | 4.8 | 5.0 | 5.2 | 5.6 |
d、檸檬酸鹽-磷酸鹽緩沖液 pH2.6~7.0
i. 0.1 M 檸檬酸: 19.2 g/L (MW 192.1)
ii. 0.2 M 磷酸氫二鈉: 35.6 g/L (二水, MW 178.0)
ii. 0.2 M 磷酸氫二鈉: 35.6 g/L (二水, MW 178.0)
按如下所示比例混合檸檬酸和磷酸氫二鈉溶液,用去離子水并定容至100mL。用1N 鹽酸或1N氫氧化鈉調節pH。
檸檬酸/mL | 44.6 | 35.9 | 29.4 | 24.3 | 19.7 | 13.6 | 6.5 |
磷酸氫二鈉/mL | 5.4 | 14.1 | 20.6 | 25.7 | 30.3 | 36.4 | 43.6 |
pH | 2.6 | 3.4 | 4.2 | 5.0 | 5.8 | 6.6 | 7.0 |
e、碳酸鹽-碳酸氫鈉緩沖液 pH9.2-10.4
i. 0.1 M 碳酸鈉: 10.6 g/L (無水, MW 106.0)
ii. 0.1 M 碳酸氫鈉: 8.4 g/L (MW 84.0)
ii. 0.1 M 碳酸氫鈉: 8.4 g/L (MW 84.0)
按如下所示比例混合碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液,用去離子水并定容至200mL。用1N 鹽酸或1N氫氧化鈉調節pH。
碳酸鈉/mL | 4.0 | 9.5 | 16.0 | 22.0 | 27.5 | 33.0 | 38.5 |
碳酸氫鈉/mL | 46.0 | 40.5 | 34.0 | 28.0 | 22.5 | 17.0 | 11.5 |
pH | 9.2 | 9.4 | 9.6 | 9.8 | 10.0 | 10.2 | 10.4 |
f、MES緩沖液 pH5.7~7.2
溶解21.3gMES一水物至約900mL的純水中。用1N鹽酸或1N氫氧化鈉滴定至所需的pH并用純水定容至1000mL。
部分產品列表
貨號 | 英文品名 | 中文品名 | CAS | 規格 |
AHD0132A | Dipotassium hydrogenphosphate | 磷酸氫二鉀 | 7758-11-4 | 500g |
AHD0031A | Sodium phosphate monobasic dihydrate | 磷酸二氫鈉 | 13472-35-0 | 500g |
AHD0022A | Sodium chloride | 氯化鈉 | 7647-14-5 | 500g |
AHB0001C | Boric acid | 硼酸 | 10043-35-3 | 500g |
AHD0065A | Sodium acetate | 醋酸鈉 | 127-09-3 | 500g |
ALA0003B | Citric acid anhydrous | 檸檬酸 | 77-92-9 | 500g |
AHD0017A | Sodium phosphate dibasic dihydrate | 磷酸氫二鈉 | 10028-24-7 | 500g |
AHD0112A | Sodium carbonate, anhydrous | 碳酸鈉 | 497-19-8 | 500g |
AHD0119A | Sodium hydrogen carbonate | 碳酸氫鈉 | 144-55-8 | 500g |
ACC0016A | MES monohydrate | 2-(N-嗎啉代)乙烷磺酸一水 | 145224-94-8 | 500g |
ACC0018A | MOPSO | 3-(N-嗎啉代)-2-羥基丙磺酸 | 68399-77-9 | 1Kg |
ACC0013A | HEPES | N-2-羥乙基哌嗪-N-2-乙磺酸 | 7365-45-9 | 1Kg |
*膠乳溶液一般常用低濃度的Good's緩沖液儲存。
3、抗菌劑
低濃度(0.05%-0.1%)的抗菌劑,例如疊氮鈉或硫柳汞,經常被加入到儲存緩沖液中,特別是長期儲存的時候。抗菌劑的選擇要謹慎,因為他們可能會展現出不同的穩定性,涉及到特殊處理事項等。例如,疊氮鈉與鉛、銅管道反應會生成易爆的疊氮金屬化合物,因此,在清理材料時,要用大量的水沖洗管道并防止疊氮化物積累。
F、阻斷劑
阻斷劑通常在偶聯反應后用于包被微球,可以使微球與非目標分子的非特異性結合變小。阻斷劑應謹慎選擇,以確保它可以有效地減少非特異性相互作用。某些阻斷劑可能會干擾檢測,或實際上有助于非特異性結合。對阻斷劑的濃度進行評估,確保有足夠的阻擋而沒有顯著的活性損失。阻斷劑通常以不同的量加入到儲存緩沖液中,標準濃度為0.05~0.1%中的任意值。在一個獨立的孵育中,為了飽和微球的暴露表面,建議在儲存前用更高濃度的阻斷劑(1%)。以下是一些常用的阻斷劑:
a. BSA(牛血清白蛋白):經常單獨使用,但是可以和其他的阻斷劑復合使用,常用的表面活性劑。
b. 酪蛋白:一種牛奶基質的蛋白質,含有生物素原,在工作系統涉及生物素時應避免使用以防止干擾。
c. Pepticase(酪蛋白酶解產物):酪蛋白的酶促衍生物,當工作系統涉及生物素時同樣應該避免。
d. 非離子表面活性劑:吐溫20和Triton(R)X-100是典型的。當與另一種阻斷劑使用時,一個常用的比例為1%阻滯劑; 0.05%的表面活性劑。
e. 不相關的“IgG”:經常在標記特性IgG到微球上時使用。例如:如果偶聯小鼠IgG,兔(或任一非交聯反應的IgG)可以用作阻斷劑被吸附。
f. FSG(魚皮明膠):純明膠或明膠水解產物也可使用。
g. PEG(聚乙二醇):一個多功能的阻斷劑,可提供不同的分子量、結構和負載。
h. 血清:非交聯反應血清,如馬血清或魚血清,在與各類抗體的交聯反應中都有很強的惰性。
i. 商業阻滯劑:許多公司提供制劑,其是各種分子量的兩種或更多種單阻斷物質的復合,并且其可以有效地在寬范圍的條件下使用。這些以不同的商品名稱出售,而大多數化學廠商將提供多種。
阻斷劑的品種還有許多,我們建議嘗試各種組合和濃度。
產品列表
貨號 | 英文品名 | 中文品名 | CAS | 規格 |
DCL0001A | BSA | 牛血清白蛋白 | 9048-46-8 | 500g |
ACL0017A | Casein From Bovine Milk Sodium | 酪蛋白 | 9005-46-3 | 1Kg |
P1192 | Pepticase | 酪蛋白酶解產物 | 250g, 5Kg | |
ACH0027A | Tween 20 | 吐溫20 | 9005-64-5 | 5L |
ACH0026A | Triton X-100 | 曲拉通X-100 | 9002-93-1 | 500mL, 5L |
ACH0085C | Gelatin from fish skin | 魚皮明膠 | 9000-70-8 | 100g |
G、微球的處理
微球的處理對偶聯過程的結果有著顯著的影響。研究人員應該先考慮微球的清洗過程,這會影響偶聯的效率,微球的損失等。在過程控制中應當對其的單分散性進行監控,如果觀察到凝集則需要處理。
H、其他
還有其他參數可以被評估,包括培養時間和溫度,試劑添加的順序和速度等。
膠乳微球使用中常見問題及解答
【問題】:如何選擇微球粒徑?
【回答】:一般選擇粒徑小的膠乳微球,則需要的抗體量就多,精密度和線性相對較好,而選擇粒徑大的膠乳微球性,則所需抗體少,精密度和線性相對較差,相對于小球,大球的靈敏度較好。
【回答】:一般選擇粒徑小的膠乳微球,則需要的抗體量就多,精密度和線性相對較好,而選擇粒徑大的膠乳微球性,則所需抗體少,精密度和線性相對較差,相對于小球,大球的靈敏度較好。
【問題】:膠乳的自凝現象如何控制和避免?
【回答】:膠乳自凝與許多因素有關,如高電解質濃度、表面價電荷被中和、或置于某些不利環境如冷凍時。如果電解質濃度升高到某一水平,使得表面的價負荷被掩蔽,膠乳微球之間發生接觸,于是便產生凝集,故高離子強度的緩沖溶液不應使用,緩沖溶液的的濃度不要超過 50mM,但有些 CML 膠乳微球具有高電荷密度,則也能夠耐受較高的離子強度。對負電荷膠乳微球,不能使用陽電荷的緩沖溶液如 Tris 緩沖溶液,因為能使電荷中和而凝集。在長期貯藏時,懸浮介質的pH值應至少保持在比膠乳微球表面基團的 pKa 值高1-2pH單位。高濃度的膠乳微球容易促使膠體不穩定,故膠乳微球的濃度盡量以低濃度為宜,膠乳微球也不能受冷凍,否則會凝集。
【回答】:膠乳自凝與許多因素有關,如高電解質濃度、表面價電荷被中和、或置于某些不利環境如冷凍時。如果電解質濃度升高到某一水平,使得表面的價負荷被掩蔽,膠乳微球之間發生接觸,于是便產生凝集,故高離子強度的緩沖溶液不應使用,緩沖溶液的的濃度不要超過 50mM,但有些 CML 膠乳微球具有高電荷密度,則也能夠耐受較高的離子強度。對負電荷膠乳微球,不能使用陽電荷的緩沖溶液如 Tris 緩沖溶液,因為能使電荷中和而凝集。在長期貯藏時,懸浮介質的pH值應至少保持在比膠乳微球表面基團的 pKa 值高1-2pH單位。高濃度的膠乳微球容易促使膠體不穩定,故膠乳微球的濃度盡量以低濃度為宜,膠乳微球也不能受冷凍,否則會凝集。
【問題】:微球與抗體偶聯應選用一步法還是二步法?
【回答】:一步法是將微球、抗體、偶聯劑一起加入到體系中進行反應,更適用于小分子的偶聯,比如:類固醇、半抗原。
【回答】:一步法是將微球、抗體、偶聯劑一起加入到體系中進行反應,更適用于小分子的偶聯,比如:類固醇、半抗原。
【問題】:微球與抗體偶聯后,當時沒發現有凝集,但隔夜后發現有凝集,這是什么原因? 如何控制和避免?
【回答】:這種情況一般是偶聯效率低的原因。當體系中蛋白不足或是其它原因,使微球表面在交聯后還空出許多反應基團時,這些基團又可以與相連微球上的蛋白反應,結果是把球又拉在一起了,所以有聚集。可以加一些阻斷劑解決。
【回答】:這種情況一般是偶聯效率低的原因。當體系中蛋白不足或是其它原因,使微球表面在交聯后還空出許多反應基團時,這些基團又可以與相連微球上的蛋白反應,結果是把球又拉在一起了,所以有聚集。可以加一些阻斷劑解決。
【問題】:膠乳溶液用什么緩沖液多大離子強度保存穩定性更好?
【回答】:一般常用的是低濃度的 Goods 緩沖液,如MOPSO、MES、HEPES 等緩沖液,濃度在25-50mmol/L。
【回答】:一般常用的是低濃度的 Goods 緩沖液,如MOPSO、MES、HEPES 等緩沖液,濃度在25-50mmol/L。