免疫膠體金技術(shù)（應(yīng)用于抗原抗體的標(biāo)記技術(shù)）
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免疫膠體金技術(shù)
應(yīng)用于抗原抗體的標(biāo)記技術(shù)
基本信息
| 外文名 | Immune colloidal gold technique |
正文
免疫膠體金技術(shù)(Immune colloidal gold technique) 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)。膠體金是由氯金酸（HAuCl4）在還原劑如白磷、抗壞血酸、枸櫞酸鈉、鞣酸等作用下，聚合成為特定大小的金顆粒，并由于靜電作用成為一種穩(wěn)定的膠體狀態(tài)，稱為膠體金。膠體金在弱堿環(huán)境下帶負(fù)電荷，可與蛋白質(zhì)分子的正電荷基團(tuán)形成牢固的結(jié)合，由于這種結(jié)合是靜電結(jié)合，所以不影響蛋白質(zhì)的生物特性。膠體金除了與蛋白質(zhì)結(jié)合以外，還可以與許多其它生物大分子結(jié)合，如SPA、PHA、ConA等。根據(jù)膠體金的一些物理性狀，如高電子密度、顆粒大小、形狀及顏色反應(yīng)，加上結(jié)合物的免疫和生物學(xué)特性，因而使膠體金廣泛地應(yīng)用于免疫學(xué)、組織學(xué)、病理學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域。
使用優(yōu)點(diǎn)
? (1)使用方便快速，便于基層使用和現(xiàn)場(chǎng)使用，所有反應(yīng)能在15分鐘內(nèi)完成；
(2)成本低，不需要特殊的儀器設(shè)備；
(3)應(yīng)用范圍廣，可適應(yīng)多種檢測(cè)條件；
(4)可以進(jìn)行多項(xiàng)檢測(cè)，若陽性樣本比較難獲得，多項(xiàng)檢測(cè)可以節(jié)省樣品，降低成本；
(5)標(biāo)記物穩(wěn)定，標(biāo)記樣品在4℃貯存兩年年以上，無信號(hào)衰減現(xiàn)象；
(6)膠體金本身為紅色，不需要加入發(fā)色試劑，省卻了酶標(biāo)的致癌性底物及終止液的步驟，對(duì)人體無毒害。
膠體金的制備
根據(jù)不同的還原劑可以制備大小不同的膠體金顆粒。常用來制備膠體金顆粒的方法如下。
1．枸櫞酸三鈉還原法
（2）15nm膠體金顆粒的制備：取0.01%HAuCl4水溶液100ml，加入1%枸櫞酸三鈉水溶液2ml，加熱煮沸15min～30min，直至顏色變紅。冷卻后加入0.1Mol/L K2CO30.5ml，混勻即可。
（3）15nm、18nm～20nm、30nm或50nm膠體金顆粒的制備：取0.01%HAuCl4水溶液100ml，加熱煮沸。根據(jù)需要迅速加入1%枸櫞酸三鈉水溶液4ml、2.5ml、1ml或0.75ml，繼續(xù)煮沸約5min，出現(xiàn)橙紅色。這樣制成的膠體金顆粒則分別為15nm、18～20nm、30nm和50nm。
2．鞣酸—枸櫞酸鈉還原法
A液：1%HAuCl4水溶液1ml加入79ml雙餾水中混勻。
3．制備高質(zhì)量膠體金的注意事項(xiàng)
（1）玻璃器皿必須徹底清洗，最好是經(jīng)過硅化處理的玻璃器皿，或用第一次配制的膠體金穩(wěn)定的玻璃器皿，再用雙餾水沖洗后使用。否則影響生物大分子與金顆粒結(jié)合和活化后金顆粒的穩(wěn)定性，不能獲得預(yù)期大小的金顆粒。
（2）試劑配制必須保持嚴(yán)格的純凈，所有試劑都必須使用雙餾水或三餾水并去離子后配制，或者在臨用前將配好的試劑經(jīng)超濾或微孔濾膜（0.45μm）過濾，以除去其中的聚合物和其它可能混入的雜質(zhì)。
（3）配制膠體金溶液的pH以中性（pH7.2）較好。
（5）氯金酸配成1%水溶液在4℃可保持?jǐn)?shù)月穩(wěn)定，由于氯金酸易潮解，因此在配制時(shí)，最好將整個(gè)小包裝一次性溶解。
膠體金標(biāo)記蛋白的制備
膠體金對(duì)蛋白的吸附主要取決于pH值，在接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)或偏堿的條件下，二者容易形成牢固的結(jié)合物。如果膠體金的pH值低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，則會(huì)聚集而失去結(jié)合能力。除此以外膠體金顆粒的大小、離子強(qiáng)度、蛋白質(zhì)的分子量等都影響膠體金與蛋白質(zhì)的結(jié)合。
1．待標(biāo)記蛋白溶液的制備 將待標(biāo)記蛋白預(yù)先對(duì)0.005Mol/L pH7.0 NaCl溶液中4℃透析過夜，以除去多余的鹽離子，然后100 000g4℃離心1h，去除聚合物。
2．待標(biāo)膠體金溶液的準(zhǔn)備 以0.1Mol/L K2CO3或0.1Mol/L HCl調(diào)膠體金液的pH值。標(biāo)記IgG時(shí)，調(diào)至9.0；標(biāo)記MCAB時(shí)，調(diào)至8.2；標(biāo)記親和層析抗體時(shí)，調(diào)至7.6；標(biāo)記SPA時(shí)，調(diào)至5.9～6.2；標(biāo)記ConA時(shí)，調(diào)至8.0；標(biāo)記親和素時(shí)，調(diào)至9～10。
3．膠體金與標(biāo)記蛋白用量之比的確定
（1）根據(jù)待標(biāo)記蛋白的要求，將膠體金調(diào)好pH之后，分裝10管，每管1ml。
（2）將標(biāo)記蛋白（以IgG為例）以0.005Mol/L pH9.0硼酸鹽緩沖液做系列稀釋為5μg/ml～50μg/ml，分別取1ml，加入上列金膠溶液中，混勻。對(duì)照管只加1ml稀釋液。
（3）5min后，在上述各管中加入0.1ml 10%NaCl溶液，混勻后靜置2h，觀察結(jié)果。
（4）結(jié)果觀察，對(duì)照管（未加蛋白質(zhì)）和加入蛋白質(zhì)的量不足以穩(wěn)定膠體金的各管，均呈現(xiàn)出由紅變藍(lán)的聚沉現(xiàn)象；而加入蛋白量達(dá)到或超過最低穩(wěn)定量的各管仍保持紅色不變。以穩(wěn)定1ml膠體金溶液紅色不變的最低蛋白質(zhì)用量，即為該標(biāo)記蛋白質(zhì)的最低用量，在實(shí)際工作中，可適當(dāng)增加10%～20%。
4．膠體金與蛋白質(zhì)（IgG）的結(jié)合 將膠體金和IgG溶液分別以0.1Mol/L K2CO3調(diào)pH至9.0，電磁攪拌IgG溶液，加入膠體金溶液，繼續(xù)攪拌10min，加入一定量的穩(wěn)定劑以防止抗體蛋白與膠體金聚合發(fā)生沉淀。常用穩(wěn)定劑是5%胎牛血清（BSA）和1%聚乙二醇（分子量20KD）。加入的量：5%BSA使溶液終濃度為1%；1%聚乙二醇加至總?cè)芤旱?/10。
5．膠體金標(biāo)記蛋白的純化
（1）超速離心法：根據(jù)膠體金顆粒的大小，標(biāo)記蛋白的種類及穩(wěn)定劑的不同選用不同的離心速度和離心時(shí)間。
用BSA做穩(wěn)定劑的膠體金—羊抗兔IgG結(jié)合物可先低速離心（20nm金膠粒用1 200r/min，5nm金膠粒用1 800r/min）20min，棄去凝聚的沉淀。然后將5nm膠體金結(jié)合物用6 000g，4℃離心1h；20nm～40nm膠體金結(jié)合物，14 000g，4℃離心1h。仔細(xì)吸出上清，沉淀物用含1%BSA的PB液（含0.02%NaN3），將沉淀重懸為原體積的1/10，4℃保存。如在結(jié)合物內(nèi)加50%甘油可貯存于-18℃保存一年以上。
（2）凝膠過濾法：此法只適用于以BSA作穩(wěn)定劑的膠體金蛋白結(jié)合物的純化。將膠體金蛋白結(jié)合物裝入透析袋，在硅膠中脫水濃縮至原體積的1/5～1/10。再經(jīng)1 500r/min離心20min。取上清加至Sephacryl S-400（丙烯葡聚糖凝膠S-400）層析柱分別純化。層析柱為0.8 cm×20cm，加樣量為床體積的1/10，以0.02Mol/L PBS液洗脫（內(nèi)含0.1%BSA，0.05%NaN3，pH8.2者用IgG標(biāo)記物），流速為8ml/h。按紅色深淺分管收集洗脫液。一般先濾出的液體為微黃色，有時(shí)略混濁，內(nèi)含大顆粒聚合物等雜質(zhì)。繼之為純化的膠體金蛋白結(jié)合物，隨濃度的增加而紅色逐漸加深，清亮透明，最后洗脫出略帶黃色的為標(biāo)記的蛋白組分。將純化的膠體金蛋白結(jié)合物過濾除菌、分裝,4℃保存。最終可得到70%～80%的產(chǎn)量。
6．膠體金蛋白結(jié)合物的質(zhì)量鑒定
（1）膠體金顆粒平均直徑的測(cè)量：用支持膜的鎳網(wǎng)（銅網(wǎng)也可）蘸取金標(biāo)蛋白試劑，自然干燥后直接在透射電鏡下觀察?；蛴么姿徕檹?fù)染后觀察。計(jì)算100個(gè)金顆粒的平均直徑。
（2）膠體金溶液的OD520nm值測(cè)定：膠體金顆粒在波長(zhǎng)510nm～550nm之間出現(xiàn)最大吸收值峰。用0.02Mol/L pH8.2 PBS液（含1%BSA，0.02%NaN3）將膠體金蛋白試劑作1︰20稀釋，OD520=0.25左右。一般應(yīng)用液的OD520應(yīng)為0.2～0.4。
層析法免疫膠體金檢測(cè)試劑的組成和結(jié)構(gòu)
膠體金作為免疫標(biāo)記物始于1971年，由Faulk和Taylor將其引入免疫化學(xué)。Faulk 和Taylor首先將兔抗沙門氏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)沙門氏菌的表面抗原。此后，他們還把膠體金與抗膠原血清，植物血凝素，卵白蛋白，人免疫球蛋白輕鏈、牛血清白蛋白結(jié)合應(yīng)用。1974年Romano和他的同事們將膠體金標(biāo)記在馬抗人的IgG上，實(shí)現(xiàn)了間接免疫金染色法。層析法檢測(cè)試劑最早出現(xiàn)于1988年，是Unipath公司利用染料顆粒開發(fā)生產(chǎn)的一種非常方便使用的懷孕檢測(cè)試劑。1989年，Spielberg F等發(fā)展了以膠體金為標(biāo)記物用于檢測(cè)艾滋病毒抗體的滲濾法檢測(cè)試劑，此后，免疫膠體金在快速檢測(cè)試劑中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，相伴隨的層析法檢測(cè)試劑在組成結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用的材料等方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
目前市場(chǎng)上見到的典型的層析法檢測(cè)試劑的組成成份可分為三個(gè)部分，其一是多孔材料，包括樣品墊、吸水墊、結(jié)合墊及硝酸纖維膜；其二是試劑，如抗體、金標(biāo)結(jié)合物等；其三是層壓結(jié)構(gòu)及卡盒，如PVC板、雙面膠、盒等（見表1及圖1）。
層析法檢測(cè)試劑的各組分，并非簡(jiǎn)單的相互疊加，改變其中的任一組分，都可能引起產(chǎn)品整體性能的變化。以最常見的早早孕檢測(cè)試劑為例，影響其產(chǎn)品敏感度的因素可能有：
*硝酸纖維膜的特性，主要反應(yīng)在其流速上。
*膠體金顆粒的大小，濃度等
*結(jié)合墊的性能，金標(biāo)結(jié)合物的量
*樣品墊的特性
*檢測(cè)線的位置及寬度
*硝酸纖維膜和結(jié)合墊的疊壓強(qiáng)度
*捕獲抗體的親合力
*檢測(cè)線包被捕獲抗體的量
*結(jié)合抗體的特性
層析法免疫膠體金檢測(cè)試劑的測(cè)試原理
層析法免疫膠體金檢測(cè)試劑實(shí)際上是免疫金標(biāo)記技術(shù)和抗原抗體反應(yīng)相結(jié)合而形成的一種應(yīng)用形式，相比ELISA試劑，除標(biāo)記物不同外，同樣服從于抗原抗體反應(yīng)的特性。此種檢測(cè)方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：
*方便使用，體現(xiàn)在操作簡(jiǎn)單，不需經(jīng)過特殊培訓(xùn)。
*短時(shí)間獲得檢測(cè)結(jié)果，一般10－15分鐘即可得出結(jié)論。
*不同環(huán)境下的穩(wěn)定性好，不需冷藏。
*相比而言，其生產(chǎn)成本和檢測(cè)成本均較低。
*檢測(cè)標(biāo)本種類多：可用于查血、尿液或糞便，因而適合各種檢查
在免疫學(xué)中的應(yīng)用
膠體金標(biāo)記技術(shù)由于標(biāo)記物的制備簡(jiǎn)便，方法敏感、特異，不需要使用放射性同位素，或有潛在致癌物質(zhì)的酶顯色底物，也不要熒光顯微鏡，它的應(yīng)用范圍廣，除應(yīng)用于光鏡或電鏡的免疫組化法外，更廣泛地應(yīng)用于各種液相免疫測(cè)定和固相免疫分析以及流式細(xì)胞術(shù)等。
1．液相免疫測(cè)定：將膠體金與抗體結(jié)合，建立微量凝集試驗(yàn)檢測(cè)相應(yīng)的抗原，如間接血凝一樣，用肉眼可直接觀察到凝集顆粒。利用免疫學(xué)反應(yīng)時(shí)金顆粒凝聚導(dǎo)致顏色減退的原理，建立均相溶膠顆粒免疫測(cè)定法（Sol particle immunoassay ,SPIA）已成功地應(yīng)用于PCG的檢測(cè)，直接應(yīng)用分光光度計(jì)進(jìn)行定量分析。
2．金標(biāo)記流式細(xì)胞術(shù)：膠體金可以明顯改變紅色激光的散射角，利用膠體金標(biāo)記的羊抗鼠Ig抗體應(yīng)用于流式細(xì)胞術(shù)，分析不同類型細(xì)胞的表面抗原，結(jié)果膠體金標(biāo)記的細(xì)胞在波長(zhǎng)632nm時(shí)，90度散射角可放大10倍以上，同時(shí)不影響細(xì)胞活性。而且與熒光素共同標(biāo)記，彼此互不干擾。
3．膠體金固相免疫測(cè)定法
（1）斑點(diǎn)免疫金銀染色法（Dot－IGS/IGSS）是將斑點(diǎn)ELISA與免疫膠體金結(jié)合起來的一種方法。將蛋白質(zhì)抗原直接點(diǎn)樣在硝酸纖維膜上，與特異性抗體反應(yīng)后，再滴加膠體金標(biāo)記的第二抗體，結(jié)果在抗原抗體反應(yīng)處發(fā)生金顆粒聚集，形成肉眼可見的紅色斑點(diǎn)，此稱為斑點(diǎn)免疫金染色法（Dot－IGS）。此反應(yīng)可通過銀顯影液增強(qiáng)，即斑點(diǎn)金銀染色法（Dot－IGS/IGSS）。
（2）斑點(diǎn)金免疫滲濾測(cè)定法（dot immuno－gold filtration assay,DIGFA）此法原理完全同斑點(diǎn)免疫金染色法，只是在硝酸纖維膜下墊有吸水性強(qiáng)的墊料，即為滲濾裝置。在加抗原（抗體）后，迅速加抗體（抗原），再加金標(biāo)記第二抗體，由于有滲濾裝置，反應(yīng)很快，在數(shù)分鐘內(nèi)即可顯出顏色反應(yīng)。此方法已成功地應(yīng)用于人的免疫缺陷病病毒（HIV）的檢查和人血清中甲胎蛋白的檢測(cè)。
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