摘要:通过抗原抗体的特异性识别作用以及金纳米簇(AuNCs)探针和金标银染的双重信号放大作用,构建了一种新的电化学免疫传感器,对人的免疫球蛋白(IgG)进行了检测。受贻贝分泌的黏附蛋白启示,首先将聚多巴胺薄膜修饰在铟锡氧化物电极(ITO)上,并对一抗抗体进行固定,通过观察电化学阻抗的变化来监控免疫传感器的构建过程。将待检测的IgG抗原组装在该电极上并与AuNCs标记的二抗反应,最后经银染反应,用溶出伏安法对IgG的含量进行定量检测,其灵敏度达到0.5 ngL。该方法可应用于实际血清样品中IgG含量的测定。
关键词:金纳米簇; 免疫传感; 溶出伏安; 金标银染; 信号放大
1引言
金纳米簇(AuNCs)是一种尺寸极小的(粒径一般小于2 nm)贵金属纳米材料,因其表现出的“类分子”性质,如增强的催化活性和荧光、固有磁性以及超强的充电性质[1~4]而应用于许多领域,包括催化[5]、传感[6,7]、生物成像[8~10]等。此外,AuNCs还表现出制备简单、生物相容性好、低毒、易于功能化等优良特性,使其可作为生物探针在免疫生物学和临床检验学等研究中得到应用。
2.1仪器与试剂
3.2AuNCs的表征
3.3免疫传感器的表征
法拉第阻抗图谱是一种测量电极界面性质的有效工具,能用于表征免疫传感器的组装过程[25]。阻抗图谱包括一个高频的半圆部分(相当于动力学控制的过程)和一个低频的直线部分(相当于扩散控制的过程)。每层的电子传递情况用电阻来表示,可通过计算半圆部分的半径而得到。通常,半圆的直径越大所对应电子传递的阻力越大。因此,可以通过监控半圆的直径变化来监控电极的修饰过程。图3为裸ITO电极(a)、PDAITO电极(b)和Ab1PDAITO电极(c)的交流阻抗图谱。所有经过修饰后的ITO电极与裸ITO电极相比,阻抗都有所增加。其中由于PDA是一种绝缘性的聚合物,它的存在阻碍了氧化还原探针在电极上的电子传递,使得PDA修饰的ITO电极的电阻与裸电极的电阻相比有所增加。当抗体分子修饰到电极上之后,阻抗也明显增加。这是由于抗体分子在电极表面形成了一层阻碍电子传递的屏障,使得电子传递的速度明显降低,从而导致阻抗增大。此结果表明PDA膜和抗体分子Ab1已经成功修饰到裸ITO电极和PDAITO电极上。
3.4传感器的参数选择
本实验考察了AuNCsAb2的体积和免疫分析的结合时间。如图4A所示,较少体积的AuNCsAb2不能确保有足够的抗体进行免疫反应,使得测定信号较低;相反,当AuNCsAb2的用量较多时,测定信号有着显著的提高,但非特异吸附导致产生的背景信号也将同时升高。实验表明,当AuNCsAb2生物纳米探针的体积为10 L时,得到的分析信噪比最高。此外,抗原抗体的结合时间也是影响免疫传感器信号的重要因素。如图4B所示,电化学响应随着孵育时间的延长而增加,当孵育时间为50 min时,免疫传感器的电化学响应达到最大值,当继续延长反应时间时,响应并未有明显增大。因此选择50 min为最优孵育时间。
3.7临床应用
以传统ELISA的测定结果作为参照标准,研究了该免疫传感器在临床检验方面的应用。取适量的血清样品用缓冲溶液稀释成不同浓度的待测液,按实验方法进行溶出伏安测定,采用标准曲线法计算含量,同时与ELISA法测定的结果进行对比(表1)。结果表明,本方法与ELISA法之间的相对偏差在1.7%~15.8%范围内。说明本方法与ELISA法的测定结果较为吻合,在临床检验应用中具有一定的前景。