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納米抗體技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：納米金 修飾電極 自組裝 循環(huán)伏安法

一、引言

自組裝單分子膜是使用含有各種活性官能團(tuán)的分子，以化學(xué)鍵的形式與相應(yīng)的基底（如Au、Ag、Cu、Pt、Si等）相互作用從而形成的自組裝膜。目前研究最多的是巰基化合物在金電極表面的自組裝及應(yīng)用分析。由于金表面無(wú)自然氧化膜，穩(wěn)定性好，而且與二硫化合物或硫醇形成的自組裝體系具有良好的穩(wěn)定性，因而以Au-S鍵為基礎(chǔ)的自組裝體系往往成為研究的首選體系。

分子自組裝技術(shù)是80年代新興的、基于分子自組裝作用，在固體表面自然形成高度有序的分子層的方法。該技術(shù)具有制備方法簡(jiǎn)單、膜結(jié)構(gòu)有序、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，提供了在分子水平上方便地構(gòu)造理想界面的手段，對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良功能材料的分子設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用，在生物仿生、生物傳感器、、非線型光學(xué)等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界一項(xiàng)極有意義的研究課題。在眾多自組裝單分子膜種類中，硫醇類在金基底上的自組裝因具有成膜條件較易控制、有序性強(qiáng)、吸附雜質(zhì)少、選擇性高等特點(diǎn)成為了研究最多和最具代表性的體系，在基礎(chǔ)及應(yīng)用研究領(lǐng)域都受到廣泛重視。這些技術(shù)主要是針對(duì)自組裝單分子膜形成后穩(wěn)定狀態(tài)下結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的探識(shí)。但是只有了解和認(rèn)識(shí)溶液中分子自組裝的動(dòng)態(tài)的物理和化學(xué)過(guò)程，研究自組裝單分子膜有關(guān)的成膜過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息，才能更好地選擇條件并控制膜的制備從而獲得高質(zhì)量自組裝單分子膜?？傊?，自組裝技術(shù)越來(lái)越顯示出其不可比擬的優(yōu)越性。自組裝技術(shù)提供了分子水平上方便構(gòu)造理想界面的手段，在、防腐、催化、刻蝕、電子得失反應(yīng)、分子器件、非線性光學(xué)眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，從而成為近年來(lái)界面化學(xué)與材料化學(xué)領(lǐng)域研究的特點(diǎn)。

近年來(lái)，以納米粒子構(gòu)建各種納米結(jié)構(gòu)功能膜越來(lái)越受到人們的青睞。納米尺寸的金顆粒具有比表面積大、吸附力強(qiáng)、生物相容性好等物理化學(xué)特性，它在材料學(xué)、電子學(xué)、生物醫(yī)療以及臨床診斷等研究領(lǐng)域均有重要作用。巰基自組裝膜是近年來(lái)發(fā)展的一種新型有機(jī)超薄膜，它基于硫原子與金屬的強(qiáng)相互作用，成膜容易，制備簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性和有序性高，而且分子另一端可以帶上不同的活團(tuán)以適用不同的修飾電極的要求。在免疫傳感器的研究中，金電極表面上以硫醇分子的自組裝應(yīng)用較多，其固定途徑主要是選擇合適的功能團(tuán)的硫醇進(jìn)行自組裝，然后通過(guò)活團(tuán)固定抗體來(lái)達(dá)到生物分子的固定。該文結(jié)合近些年來(lái)發(fā)展的納米金技術(shù)，先在金電極的表面修飾一層雙巰基化合物，再通過(guò)納米金與雙巰基化合物中的另一巰基的共價(jià)鍵作用，組裝一層納米金。然后利用納米金比表面積大、對(duì)蛋白質(zhì)的強(qiáng)親和性實(shí)現(xiàn)羊抗人IgG抗體分子的固定。由于抗體自身帶有巰基，而巰基與金之間存在疏水相互作用和形成硫-金鍵，金納米顆粒具有良好的生物相容性及很強(qiáng)的表面吸附能力，由此形成的納米金層用于固定免疫組分及抗體和抗原的應(yīng)答反應(yīng)，因而用作免疫實(shí)驗(yàn)中合適的傳感界面。其基本原理分成三步：第一步金電極與雙巰基化合物通過(guò)形成金-硫共價(jià)鍵將雙巰基化合物修飾在金電極表面，第二步納米金顆粒與雙巰基化合物的另一巰基結(jié)合將納米金修飾在金電極上，第三步上述過(guò)程形成的自組裝膜包被抗體，第四步抗體與抗原發(fā)生免疫反應(yīng)。

二、正文

1.金電極的預(yù)處理

將待修飾的金電極用5#金相砂紙打磨，然后用氧化鋁研磨膏在BAS拋光布上拋光成鏡面，在1：1硝酸溶液中浸泡30分鐘，最后用乙醇和二次蒸餾水各超聲清洗2次，每次2分鐘，即可得到表面清潔的裸金電極。將處理好的金電極浸入90℃的Piranha溶液（由濃硫酸與雙氧水以7：3的比例制成）中10min進(jìn)行活化處理。再分別用二次蒸餾水和無(wú)水乙醇超聲清洗2次（每次5min），處理后的電極浸入無(wú)水乙醇中備用。

2.雙巰基化合物的修飾

將處理好的電極浸入裝有雙巰基化合物溶液的微型塑料小試管中，置于低溫環(huán)境下，并且將此裝置與周圍環(huán)境隔離。（因?yàn)殡p巰基化合物易揮發(fā)影響修飾的效果）浸泡2個(gè)小時(shí)后，取出用二次蒸餾水清洗干凈，再在水中超聲10秒，除去物理吸附的雙巰基化合物分子，晾干后即可得到雙巰基化合物分子層修飾的金電極。

3.雙巰基化合物結(jié)合納米金的修飾

將組裝了雙巰基化合物的金電極浸入裝有納米金溶液微型塑料小試管中，置于低溫環(huán)境下，并且將此裝置與周圍環(huán)境隔離。浸泡大概6小時(shí)后，取出用二次蒸餾水清洗干凈，再在水中超聲10秒，除去物理吸附的納米金溶液，晾干后即可得到雙巰基化合物結(jié)合納米金的修飾電極。

4.修飾雙巰基化合物最佳時(shí)間的確定

用電子天平稱取K3Fe（CN）61.6463g，K4Fe（CN）62.1119g放入一清洗干凈的50mL小燒杯中加入少量蒸餾水?dāng)嚢枞芙?，然后放?00mL容量瓶中，沖洗玻璃棒與小燒杯一兩次然后定容至刻度線即配制成電解質(zhì)溶液500mL，兩物質(zhì)的濃度都為0.1mol/L。在此電解質(zhì)溶液中插入三電極體系，接通電路后，在100mv/s的掃速下，電位范圍-0.6～0.9v之間進(jìn)行循環(huán)掃描，直至得到穩(wěn)定重現(xiàn)的循環(huán)伏安圖，達(dá)到活化電極表面的效果，記下陽(yáng)極峰電流值。

5.改變修飾雙巰基化合物時(shí)間參數(shù)

按照上述金電極上雙巰基化合物的修飾方法修飾雙巰基化合物，要求改變修飾的時(shí)間2h、4h、6h、8h、10h。而固定納米金的修飾時(shí)間2h（此時(shí)間為任意選擇的，但要求大于等于兩小時(shí)）。記下五次修飾完納米金后的循環(huán)伏安圖，并且觀察峰電流的變化情況。（每做完一次全過(guò)程的修飾后都必須將電極清洗干凈）

6.修飾納米金最佳時(shí)間的確定

在配制好的電解質(zhì)溶液中，插入三電極體系（金電極必須用Piranha溶液清洗干凈），接通電路后，在-0.6～0.9v之間進(jìn)行循環(huán)掃描，記下峰電流值，觀察電極是否清洗干凈。然后修飾雙巰基化合物，其時(shí)間即為最佳雙巰基化合物的修飾時(shí)間。修飾完雙巰基化合物之后，變化納米金的修飾時(shí)間2h、4h、6h、8h、10h。記下五次修飾完納米金后的循環(huán)伏安圖，并記下峰電流的變化情況以及峰電流最高時(shí)納米金的組裝時(shí)間。（每做完一次全過(guò)程的修飾后都必須將電極清洗干凈）

7.抗體的包被與最佳抗體濃度的選擇

在1mg抗體中，加入1mLPBS溶液（4gNaCl、0.1gKCl、0.72gNa2HPO4、0.12gKH2PO4混合溶解加水稀釋至500mL，調(diào)PH值為7）制成抗體溶液。然后用微量進(jìn)樣器取出5uL抗體放入一微型的小試管中，再用微量進(jìn)樣器吸取5uL蒸餾水與抗體混合配成1：1的抗體溶液。在修飾了雙巰基化合物與納米金的金電極表面上，滴上1：1的抗體溶液。在室溫下固定大概40min以后，將其用蒸餾水清洗干凈，然后以PBS溶液作為電解質(zhì)測(cè)循環(huán)伏安圖。同理配制1：2、1：3、1：4、1：5四個(gè)濃度的抗體溶液，并測(cè)循環(huán)伏安圖。觀察出現(xiàn)最高峰時(shí)抗體的濃度。（此濃度就為最佳抗體濃度）

8.最佳掃描速度的選擇

以金電極為工作電極，依次修飾雙巰基化合物（2小時(shí)）、納米金（6小時(shí)）、抗體濃度為1：4、包被抗體30min后，在PBS溶液中，當(dāng)掃速?gòu)?0mv/s～100mv/s改變時(shí)，峰電流與掃速呈線性關(guān)系，但當(dāng)掃速超過(guò)100mv/s時(shí)掃描圖形極其不穩(wěn)定性并且可能出現(xiàn)無(wú)響應(yīng)情況。

9.抗原的包被

將電極清洗干凈后，用最佳修飾雙巰基化合物的時(shí)間修飾好雙巰基化合物，然后用最佳納米金修飾時(shí)間固定好納米金。接著配制最佳濃度的抗體包被在此電極上，再滴上與抗體濃度相同的抗原溶液，測(cè)其最終循環(huán)伏安圖。

三、結(jié)論

利用自組裝技術(shù)將雙巰基化合物與納米金修飾在金電極表面制成良好的自組裝膜修飾電極，并將其用于抗體抗原的研究。研究表明，在0.1mol/L的鐵氰化鉀與亞鐵氰化鉀溶液中，當(dāng)雙巰基化合物的修飾時(shí)間為2小時(shí)、納米金的修飾時(shí)間為6小時(shí)、在100mv/s的掃描速度下，獲得最佳的電極響應(yīng)效果。制成的自組裝電極在0.1mol/LPBS溶液中固定的抗體濃度（抗體質(zhì)量對(duì)蒸餾水體積）為1：4時(shí)，固定效果達(dá)到最佳。

參考文獻(xiàn)

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納米抗體技術(shù)范文第2篇

食品安全檢測(cè)中的檢測(cè)對(duì)象主要包括重金屬離子、食品添加劑、生物毒素、致病菌、農(nóng)藥殘留、動(dòng)物性食品中獸藥和違禁藥物殘留等。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比較，利用納米金檢測(cè)有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用潛力，在國(guó)內(nèi)外研究已取得了較大的進(jìn)展?，F(xiàn)結(jié)合其特性，將其在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行如下綜述。

1.1利用膠體金聚集狀態(tài)引起顏色變化檢測(cè)這一類檢測(cè)方法主要依據(jù)納米金的表面等離子共振效應(yīng)。當(dāng)入射光電磁波照射到納米金時(shí)，會(huì)使納米金中的自由電子發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致納米金不同位置的電荷分布不均，因而在庫(kù)倫排斥力以及原子核引力的作用下，迫使電子朝向相反的方向運(yùn)動(dòng)，最終使電子在兩個(gè)不同方向的作用下形成振蕩。由于納米金的尺寸小于入射光的波長(zhǎng)，因此會(huì)使電子的振蕩主要表現(xiàn)在納米金粒子的表面。當(dāng)納米金表面電子的振蕩頻率與入射光電磁波的振蕩頻率相同時(shí)，這一現(xiàn)象即為表面等離子共振效應(yīng)。照射在納米金粒子上的光波，一部分被納米金粒子吸收掉，并轉(zhuǎn)化為共振的能量，即為表面等離子共振吸收效應(yīng)；還有一部分被散射掉，即為表面等離子共振散射效應(yīng)。在對(duì)光的吸收和散射兩種效應(yīng)共同作用下，會(huì)使膠體金溶液在宏觀上表現(xiàn)出不同的顏色，其顏色與納米金的尺寸、形狀及納米金之間的距離有關(guān)。通過(guò)在納米金表面修飾特定物質(zhì)，當(dāng)待測(cè)物質(zhì)存在時(shí)，會(huì)與納米金表面的配體作用，使納米金發(fā)生聚集而顯示出溶液顏色變化。通過(guò)肉眼即可實(shí)現(xiàn)可視化檢測(cè)，利用分光光度計(jì)也可進(jìn)行定量分析。此檢測(cè)方法簡(jiǎn)便、快速，具有極高的靈敏度和選擇性，檢測(cè)成本低，適合于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。利用該方法檢測(cè)食品中重金屬離子方面已取得較大進(jìn)展，研究人員發(fā)現(xiàn)，將巰基丙酸、4-巰基丁醇、三甘醇、肽、寡聚核苷酸、DNA或DNAzymes、氨基吡唑的衍生物、Hg2＋的核酸適體[15]等分子修飾在納米金表面，根據(jù)膠體金溶液顏色變化即可檢測(cè)Hg2+。2010年，DingNan等提出一種檢測(cè)Pb2+的方法，以鞣酸（tannicacid，GA）作為還原劑和穩(wěn)定劑一步法合成納米金，而Pb2+的存在會(huì)導(dǎo)致Pb-GA復(fù)合物的形成，致使納米金發(fā)生聚集，溶液顏色由酒紅色變?yōu)樽仙罱K變?yōu)樗{(lán)色，檢測(cè)限為5.8μg/L。該方法的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需在納米金粒子表面修飾配體，在合成納米金的過(guò)程中即可完成對(duì)Pb2+的檢測(cè)。在檢測(cè)食源性致病菌方面，2012年SuHaichao等提出一種檢測(cè)大腸桿菌O157∶H7的方法。巰基乙胺（mercaptoethylamine，MEA）能通過(guò)巰基結(jié)合到納米金上，同時(shí)MEA能通過(guò)靜電吸附作用和大腸桿菌O157∶H7結(jié)合。因此以MEA修飾的納米金檢測(cè)大腸桿菌O157∶H7，當(dāng)大腸桿菌O157:H7存在時(shí)MEA-AuNP會(huì)聚合到一起，溶液顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)色。MEA-AuNP的A625nm/A520nm與大腸桿菌的濃度呈線性相關(guān)。該法在5min內(nèi)通過(guò)肉眼觀察顏色變化即可完成檢測(cè)，適合于現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)。檢測(cè)食品添加劑方面，2009年，Weston等合成由苯胺納米金和萘納米金兩種金納米粒子組成的膠體金溶液來(lái)檢測(cè)飲用水中亞硝酸鹽的含量。由于此膠體金溶液在520nm波長(zhǎng)處具有強(qiáng)烈的表面等離子共振吸收而顯現(xiàn)出紅色。酸性條件下，當(dāng)亞硝酸鹽存在時(shí)，兩種納米金顆粒緊密的結(jié)合在一起并快速沉淀，膠體金溶液顏色由紅色變?yōu)闊o(wú)色。當(dāng)溶液中存在質(zhì)量濃度超過(guò)1μg/mL的亞硝酸鹽時(shí)，就可觀察到顏色變化，硝酸鹽的質(zhì)量濃度在1.86μg/mL時(shí)溶液幾乎透明。2012年ZhangJia等合成由三聚氰胺修飾的膠體金溶液來(lái)檢測(cè)亞硫酸鹽，在Tris-HCl緩沖液中，碳酸鹽會(huì)導(dǎo)致納米金聚集，而亞硫酸鹽的存在會(huì)抑制納米金的聚集，使納米金的顏色由藍(lán)色變?yōu)樽仙?，最終變?yōu)榧t色。根據(jù)此機(jī)理來(lái)檢測(cè)亞硫酸鹽，當(dāng)亞硫酸鹽質(zhì)量濃度為24μg/L時(shí)既可觀察到明顯的顏色變化，檢測(cè)時(shí)間僅為5min。該方法也可檢測(cè)瘦肉精，如：HePingli等在2011年，報(bào)道了一種比色法來(lái)檢測(cè)β-興奮劑，并成功的在豬的體液中檢測(cè)到β-興奮劑，其原理是β-興奮劑能直接還原氯金酸到金原子并自發(fā)的形成紅色納米金溶液，肉眼可直接分辨，這個(gè)方法可通過(guò)檢測(cè)血清、尿液等液體樣品檢測(cè)β-興奮劑及其類似物，具有較大的應(yīng)用潛力。

1.2利用納米金的熒光特性檢測(cè)由于納米金是一種較強(qiáng)的能量受體，與作為能量給體的熒光團(tuán)的激發(fā)光譜發(fā)生重疊時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致供體熒光分子自身的熒光強(qiáng)度衰減。當(dāng)熒光團(tuán)吸附在納米金上時(shí)，會(huì)使熒光團(tuán)的發(fā)光發(fā)生猝滅，即為納米金的熒光猝滅效應(yīng)；另一方面，納米金表面覆蓋有大量的陰離子，當(dāng)在其表面修飾某些物質(zhì)時(shí)，也會(huì)使其表面的電子分布發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)影響納米金和所修飾物質(zhì)的熒光特性。因此可以應(yīng)用熒光分析法用于食品安全檢測(cè)中，該方法具有靈敏度高，選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。Huang等利用羅丹明B（rhodamineB，RB）標(biāo)記的膠體金溶液來(lái)檢測(cè)Hg2+。RB具有較強(qiáng)的熒光特性，但吸附在納米金表面后會(huì)發(fā)生熒光猝滅，而Hg2+的存在使RB從納米金表面脫落而恢復(fù)熒光特性。通過(guò)在納米金表面修飾巰基丙酸和2,6-二吡啶羧酸來(lái)提高該方法對(duì)Hg2+檢測(cè)的選擇性，該法對(duì)水體的檢測(cè)限為2.0μg/L。WeiHui等利用溶菌酶作為還原劑和穩(wěn)定劑制備尺寸為1nm的金團(tuán)簇，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為360nm時(shí)，在657nm波長(zhǎng)處具有較強(qiáng)的熒光強(qiáng)度，而Hg2+會(huì)專一性地猝滅此發(fā)射峰，以此為依據(jù)來(lái)檢測(cè)Hg2+，檢測(cè)限為2.0μg/L，該方法具有較高的選擇性和靈敏度。LiuDingbin等在2012年提出一種基于RB標(biāo)記的納米金（RB-AuNP）的分析法，通過(guò)熒光和比色兩種分析手段來(lái)檢測(cè)有機(jī)磷和氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留。將硫代乙酰膽堿（acetylthiocholine，ATC）和乙酰膽堿酯酶（acetylcholinesterase，AChE）加入到RB-AuNP溶液中，AChE催化ATC水解產(chǎn)生硫代膽堿，硫代膽堿與RB相比更易結(jié)合到納米金表面，將部分RB從納米金表面取代，RB進(jìn)入到溶液中后恢復(fù)熒光特性，同時(shí)納米金在硫代膽堿和RB的靜電作用下發(fā)生聚集，溶液顏色由紅色迅速變?yōu)樽仙?。而此兩類殺蟲(chóng)劑均能抑制AChE的活性，因此阻礙了硫代膽堿的產(chǎn)生，RB-AuNP溶液的顏色仍然為紅色，同時(shí)RB的熒光性被猝滅。該檢測(cè)具有較高的靈敏度和選擇性，西維因、二嗪農(nóng)、馬拉硫磷、甲拌磷幾種農(nóng)藥的最低檢測(cè)質(zhì)量濃度分別為0.1、0.1、0.3、1μg/L。

1.3利用納米金的表面增強(qiáng)拉曼散射特性檢測(cè)光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，與介質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)相互作用引起光的頻率發(fā)生變化，即為拉曼散射。通過(guò)測(cè)試樣品的拉曼散射光譜是對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析的常用方法，但是由于樣品拉曼散射的現(xiàn)象較弱，因此該方法的精確度較低，應(yīng)用范圍有一定的局限。由于納米金有著較強(qiáng)的表面局域電場(chǎng)，尺寸較小、較大的比表面積、較粗糙的表面，因此當(dāng)納米金表面吸附化合物時(shí)，會(huì)引起化合物的拉曼散射發(fā)生顯著的增強(qiáng)，即為表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)。利用納米金的此效應(yīng)可以有效地增強(qiáng)納米金表面待測(cè)物的拉曼散射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的高精度的檢測(cè)[27-28]。ZhuGuichi等在2011年，報(bào)道了一種通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性表面增強(qiáng)拉曼散射免疫分析法來(lái)檢測(cè)克倫特羅，在膠體金溶液中納米金表面修飾4,4’-聯(lián)吡啶（4,4’-dipyridyl，DP）和克倫特羅抗體，DP作為標(biāo)記分子，將這種納米金作為增強(qiáng)拉曼散射探針，克倫特羅和固定在基底表面上的克倫特羅-牛血清白蛋白競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合克倫特羅抗體，經(jīng)洗滌后，通過(guò)測(cè)試DP的拉曼光譜信號(hào)強(qiáng)度就可檢測(cè)克倫特羅質(zhì)量濃度，檢測(cè)限為0.1pg/mL。同年，LouTingting等利用4-巰基吡啶（4-mercaptopyridine，MPY）修飾的納米金建立的表面增強(qiáng)拉曼散射分析法檢測(cè)奶粉中的三聚氰胺，由于三聚氰胺誘導(dǎo)MPY標(biāo)記的納米金發(fā)生聚集，導(dǎo)致MPY的SERS信號(hào)增強(qiáng)，同時(shí)使溶液顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)灰色。利用該方法檢測(cè)快速，靈敏度高，專一性好，檢測(cè)限低至0.1ng/mL。

1.4利用納米金為免疫標(biāo)記物的檢測(cè)技術(shù)1971年，F(xiàn)aulk等首次采用免疫金染色將兔抗沙門(mén)氏菌抗血清與納米金顆粒結(jié)合來(lái)檢測(cè)沙門(mén)氏菌的表面抗原，把膠體金引入免疫化學(xué)，由此開(kāi)創(chuàng)了免疫膠體金技術(shù)。免疫膠體金（immunecolloidalgold，ICG）技術(shù)是以膠體金為標(biāo)記物，利用特異性抗原抗體反應(yīng)，在光鏡電鏡下對(duì)抗原或抗體物質(zhì)進(jìn)行定位、定性乃至定量研究的標(biāo)記技術(shù)。利用該技術(shù)制成的膠體金免疫層析試紙，以條狀纖維層析材料為固相載體，樣品溶液通過(guò)毛細(xì)作用在層析材料上向前移動(dòng)，樣品中待測(cè)物與包被在層析材料上針對(duì)待測(cè)物的經(jīng)膠體金標(biāo)記的受體（通常是一些抗原或抗體）結(jié)合后移動(dòng)至特異性的抗原或抗體區(qū)域，結(jié)合物與抗原或抗體發(fā)生特異結(jié)合而被截留在固定的位置，富集在檢測(cè)帶上，并通過(guò)膠體金的顏色而顯現(xiàn)出來(lái)。此法具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)快速、現(xiàn)象明顯和經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)，適合于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。膠體金免疫層析試紙?jiān)谑称钒踩珯z測(cè)方面的應(yīng)用已有較深入的研究。2008年，楊挺等根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)式膠體金免疫層析實(shí)驗(yàn)原理，研制了檢測(cè)氯霉素的免疫試紙條。該金標(biāo)試紙條適用于動(dòng)物源食品中氯霉素殘留的快速檢測(cè)，對(duì)蝦肉、蜂蜜樣品的最低檢出限為1.5�g/L，對(duì)鮮奶的最低檢出限為3�g/L，檢測(cè)時(shí)間只需5～8min。Liu等在2013年，制備了山羊抗兔IgG-納米金探針，并以此為基礎(chǔ)制成了檢測(cè)黃曲霉毒素B1（aflatoxinB1，AFB1）的金標(biāo)記抗體的免疫層析試紙，在食品和飼料中成功的檢測(cè)出了AFB1，檢測(cè)限為2.0ng/mL，10min內(nèi)即可完成檢測(cè)。與傳統(tǒng)的直接競(jìng)爭(zhēng)酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定（cdELISA）相比，有著現(xiàn)象更明顯，條件更簡(jiǎn)單，適用性更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。利用膠體金免疫層析技術(shù)檢測(cè)玉米赤霉烯酮[35]、赭曲霉素A、黃曲霉毒素M1也有很多報(bào)道。2010年LiFeng等[39]結(jié)合膠體金標(biāo)記技術(shù)和電感耦合等離子質(zhì)譜（inductivelycoupledplasma-massspectrometry，ICP-MS）來(lái)檢測(cè)食品中的大腸桿菌。首先在納米金表面修飾大腸桿菌O157∶H7的單克隆抗體，制成金標(biāo)探針，然后將其加入到待測(cè)溶液中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，離心、酸解后，利用ICP-MS測(cè)定Au的強(qiáng)度就可得知大腸桿菌O157∶H7的濃度。該方法充分利用納米金放大信號(hào)的特性以及ICP-MS高靈敏度的特性，使檢測(cè)限低至500CFU/mL。在檢測(cè)農(nóng)藥殘留方面，該方法已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化的階段，已有多種基于該方法檢測(cè)農(nóng)藥殘留的儀器在市面上出現(xiàn)，如克百威農(nóng)殘速測(cè)試紙條等。Kaur等在2007年制作了一種通過(guò)色層分析法檢測(cè)莠去津除草劑殘留的免疫層析試紙及其組件。這種試紙以蛋白質(zhì)-半抗原結(jié)合物標(biāo)記的納米金為基礎(chǔ)制備試紙條，納米金提高了試紙條的靈敏度，使在水樣中的檢測(cè)限低至1.0�g/mL。

1.5利用納米金的電化學(xué)特性檢測(cè)納米金擁有較大的比表面積，優(yōu)良的導(dǎo)電性和電催化特性，優(yōu)異的生物相容性，這些特性使納米金有著較好的電化學(xué)性質(zhì)，用來(lái)提高電化學(xué)法分析生物分子的檢測(cè)限。將納米金修飾在電極表面，可以顯著增加電極的表面積，加速電子的轉(zhuǎn)移，加快響應(yīng)速度，增強(qiáng)檢測(cè)的選擇性。金納米顆粒較大的比表面積能夠提高生物分子的固載量，使電流信號(hào)響應(yīng)增強(qiáng)，提高傳感器的靈敏度。同時(shí)，納米金具有與生物分子相似的尺寸，組裝到電化學(xué)傳感器后，其活性中心更容易接近電極表面進(jìn)行電子傳遞。改變納米金表面修飾的分子，可以對(duì)不同的樣品進(jìn)行檢測(cè)。該方法具有經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便和結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。2008年，Jena等在金電極表面固載3-（巰基丙基）三甲氧基硅烷（（3-mercaptopropyl）trimethoxysilane，MPTS）溶膠，再將納米金結(jié)合在該溶膠上，將電極浸在待測(cè)溶液中，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量來(lái)檢測(cè)Cr6+，檢測(cè)限為0.1�g/mL。用此電極檢測(cè)水體中超痕量的Hg2+，檢測(cè)限低至0.2�g/mL。2009年YangGongjun等[45]設(shè)計(jì)制作一種電容型免疫傳感器檢測(cè)沙門(mén)氏菌。將乙二胺修飾在玻璃碳電極上，通過(guò)納米金將沙門(mén)氏菌的單克隆抗體（monoclonalantibody，McAbs）固定在電極上，由于沙門(mén)氏菌和McAbs相互作用，利用電化學(xué)阻抗譜（electrochemicalimpedancespectroscopy，EIS）技術(shù)可以直接檢測(cè)沙門(mén)氏菌，當(dāng)沙門(mén)氏菌的濃度在1.0×102～1.0×105CFU/mL范圍內(nèi)，電容的相對(duì)變化與沙門(mén)氏菌濃度的對(duì)數(shù)值成正比，檢測(cè)限為1.0×102CFU/mL。2012年，SunXiulan等基于阻抗滴定電化學(xué)技術(shù)，將寄生曲霉產(chǎn)生的細(xì)胞外抗原的多克隆抗體標(biāo)記在納米金表面，并將這些納米金修飾在L-半胱氨酸涂層電極上，制成免疫傳感器，在制備醬油的發(fā)酵過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)黃曲霉毒素的檢測(cè)，結(jié)果表明這種免疫傳感器具有極高的靈敏度，檢測(cè)時(shí)間僅為30min，比傳統(tǒng)的基于培養(yǎng)基技術(shù)和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction，PCR）檢測(cè)方法更快速。此免疫傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定、專一性強(qiáng)、靈敏度高、重現(xiàn)性好。XiaoFei等在2007年，制作出一種新型的玻璃碳電極，利用電化學(xué)法來(lái)檢測(cè)食物中的獸藥殘留——氯霉素。該電極由單壁碳納米管、納米金和離子液體共同組成，對(duì)氯霉素有著較準(zhǔn)確和靈敏的檢測(cè)能力，檢測(cè)限為1.6�g/L，檢測(cè)時(shí)間僅為150s，該電極再現(xiàn)性好，具有較高的靈敏度，因此檢測(cè)氯霉素殘留有潛在的應(yīng)用前景。

2結(jié)語(yǔ)

納米抗體技術(shù)范文第3篇



關(guān)鍵詞：納米材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長(zhǎng)碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中并通過(guò)一定的機(jī)制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強(qiáng)劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AFM探針等）或顯示針尖和場(chǎng)發(fā)射。納米碳纖維通常是以過(guò)渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873K～1473K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。類金剛石碳（簡(jiǎn)稱DLC）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)C—C鍵的碳?xì)渚酆衔?，可以通過(guò)等離子體或離子束技術(shù)沉積在物體的表面形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報(bào)道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對(duì)纖維蛋白原的吸附程度降低，對(duì)白蛋白的吸附增強(qiáng)，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微?；蚋叻肿映⒘?，粒徑尺度在1nm～1000nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復(fù)合材料

目前，研究和開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—有機(jī)及生物活性—非生物活性的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復(fù)合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復(fù)和移植等許多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復(fù)合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達(dá)30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構(gòu)建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細(xì)胞，有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，而對(duì)正常細(xì)胞組織絲毫無(wú)損，這一研究成果引起國(guó)際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)通過(guò)生物學(xué)試驗(yàn)證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。

此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價(jià)值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景

2.1用納米材料進(jìn)行細(xì)胞分離

利用納米復(fù)合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng)的特性進(jìn)行細(xì)胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細(xì)胞很快分離出來(lái)。目前，生物芯片材料已成功運(yùn)用于單細(xì)胞分離、基因突變分析、基因擴(kuò)增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國(guó)噴氣推進(jìn)研究所利用納米磁性粒子成功地進(jìn)行了人體骨骼液中癌細(xì)胞的分離來(lái)治療病患者［6］。美國(guó)科學(xué)家正在研究用這種技術(shù)在腫瘤早期的血液中檢查癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)部染色

比利時(shí)的DeMey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來(lái)形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3nm～40nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對(duì)細(xì)胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復(fù)合物。借助復(fù)合粒子分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結(jié)合而形成的復(fù)合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標(biāo)簽，為提高細(xì)胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術(shù)。

2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來(lái)說(shuō)，血液中紅血球的大小為6000nm～9000nm，一般細(xì)菌的長(zhǎng)度為2000nm～3000nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80nm～100nm，而納米包覆體尺寸約30nm［8］，細(xì)胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。專利和文獻(xiàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無(wú)機(jī)非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場(chǎng)的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn)行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對(duì)全身的作用。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長(zhǎng)時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來(lái)生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來(lái)變革。

2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料

Ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對(duì)諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見(jiàn)的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開(kāi)發(fā)。德國(guó)柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞部位完全被磁場(chǎng)封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得了初步成功［11］。美國(guó)密歇根大學(xué)正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過(guò)識(shí)別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學(xué)家利用納米材料，開(kāi)發(fā)出一種可測(cè)人或動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)的新技術(shù)?？蒲腥藛T使用的是一種納米級(jí)微粒子，它可以同人或動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導(dǎo)纖維來(lái)檢測(cè)反應(yīng)所產(chǎn)生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實(shí)驗(yàn)已成功地檢測(cè)出放進(jìn)溶液中的神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術(shù)可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來(lái)檢測(cè)神經(jīng)傳遞信號(hào)物質(zhì)和測(cè)量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應(yīng)用

納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細(xì)胞移植、人造皮膚和血管以及實(shí)現(xiàn)人工移植動(dòng)物器官的可能。

目前，首次提出納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹(shù)形分子的多聚物作為DNA導(dǎo)入細(xì)胞的有效載體，在大鼠實(shí)驗(yàn)中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細(xì)胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來(lái)進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作，比如作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行或使引起癌癥的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長(zhǎng)人的壽命。將由硅晶片制成的存儲(chǔ)器（ROM）微型設(shè)備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的裝置。這種納米機(jī)器人一旦問(wèn)世將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。

瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫(yī)用微型機(jī)器人，目前實(shí)驗(yàn)已進(jìn)入能讓機(jī)器人撿起和移動(dòng)肉眼看不見(jiàn)的玻璃珠的階段［13］。

納米材料所展示出的優(yōu)異性能預(yù)示著它在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快，效率更高，診斷檢查更準(zhǔn)確，治療更有效。

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納米抗體技術(shù)范文第4篇

生物界面是指細(xì)胞與固體材料表面接觸所形成的有生物和化學(xué)活性的界面，所進(jìn)行的研究是化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)與醫(yī)學(xué)等交叉的前沿學(xué)科。有科學(xué)家指出，“與細(xì)胞相互作用的材料的表面化學(xué)工程是一個(gè)極具挑戰(zhàn)且迫切的世界性難題”。細(xì)胞與人造材料之間的生物界面科學(xué)的發(fā)展將密切關(guān)系著人類的健康和持續(xù)發(fā)展，將能夠顯著的降低與生物技術(shù)、組織工程及細(xì)胞基診療相關(guān)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的危險(xiǎn)。

近年來(lái)中科院化學(xué)研究所王樹(shù)濤教授一直從事細(xì)胞粘附生物界面化學(xué)的研究，在生物界面的構(gòu)筑原理與方法、細(xì)胞與固體表面特異性識(shí)別與可控粘附取得了一系列有影響的成果，并在惡性腫瘤診斷上的應(yīng)用研究方面獲得了重大突破。

出奇制勝――界面的構(gòu)筑

循環(huán)腫瘤細(xì)胞作為重要的癌癥標(biāo)志物之一，它的識(shí)別檢測(cè)近年來(lái)倍受關(guān)注，然而其在血液中極低的含量（億分之一），因此通常用于細(xì)胞分選的流式細(xì)胞分選儀的靈敏度（萬(wàn)分之一）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足檢測(cè)的需求。當(dāng)前的領(lǐng)先技術(shù)是基于免疫磁珠的細(xì)胞分離技術(shù)，但是其靈敏度低，設(shè)備昂貴，費(fèi)時(shí)等缺陷，仍然不能滿足惡性腫瘤血液檢查的需求，因此細(xì)胞檢測(cè)新材料與技術(shù)的出現(xiàn)顯得尤為迫切。

基于硅納米線陣列

通過(guò)制備識(shí)別抗體修飾的硅納米線陣列，以乳腺癌細(xì)胞作為靶向細(xì)胞，王樹(shù)濤開(kāi)發(fā)了特異性識(shí)別、粘附腫瘤細(xì)胞的三維微納米界面。識(shí)別抗體使得硅納米線陣列對(duì)目標(biāo)癌細(xì)胞具有特異性的識(shí)別功能，同時(shí)納米線能與細(xì)胞表面的微納米偽足相互作用，二者具有相似的尺度，從而獲得了比平面結(jié)構(gòu)更強(qiáng)的作用力。這一工作利用微納米尺度效應(yīng)對(duì)生物界面上的細(xì)胞粘附特性進(jìn)行調(diào)控，結(jié)合特異性抗體和界面納米結(jié)構(gòu)，大幅提高了界面對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞識(shí)別粘附的有效性，實(shí)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的高靈敏的特異性捕獲。后來(lái)，受生物界中免疫系統(tǒng)的高選擇性識(shí)別粘附現(xiàn)象的啟發(fā)，王樹(shù)濤進(jìn)一步提出了納米尺寸選擇和生物分子的識(shí)別協(xié)同效應(yīng)，建立了結(jié)構(gòu)選擇和分子識(shí)別的新的生物界面識(shí)別粘附模型。

王樹(shù)濤在此方面的研究是國(guó)際上第一個(gè)利用多尺度粘附可控的功能界面識(shí)別捕獲腫瘤細(xì)胞的例子，選擇性得到了3―4個(gè)數(shù)量級(jí)的提高。自2009年發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.雜志以來(lái)，得到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，被Science Daily及國(guó)內(nèi)多家媒體進(jìn)行專題新聞報(bào)道，同時(shí)被Nanomedicine做了題為“硅芯片上的納米柱增加了檢測(cè)靈敏性”專題新聞評(píng)述，指出“該技術(shù)在癌癥診斷上很有潛力，它能給醫(yī)生提供患者病情的相關(guān)信息和檢測(cè)治療的效果”。王樹(shù)濤因此獲得了2010年世界科技獎(jiǎng)材料類提名，這在之前中國(guó)只有兩位教授獲此殊榮。

基于聚合物納米簇

自2010年回國(guó)后，與日本理研及美國(guó)加州大學(xué)的合作者合作制備了腫瘤細(xì)胞特異性抗體修飾的導(dǎo)電聚合物納米簇表面代替相對(duì)硬的硅納米線表面。研究結(jié)構(gòu)表明，相對(duì)較矮的聚合物納米簇（1―2微米）仍然取得了與較高的硅納米線（8―10微米）相當(dāng)?shù)募?xì)胞特異性識(shí)別粘附的結(jié)果。結(jié)果發(fā)表之后，被Science Daily等以“診斷工具：負(fù)載抗體的聚合物薄膜能捕獲腫瘤細(xì)胞”為題作了亮點(diǎn)介紹。

重磅出擊――粘附的研究

血液中的痕量循環(huán)腫瘤細(xì)胞的捕獲問(wèn)題通過(guò)我們發(fā)展的細(xì)胞粘附界面可以解決，而如何在捕獲后將痕量的腫瘤細(xì)胞無(wú)損的釋放是難題的關(guān)鍵。通常，生物實(shí)驗(yàn)室用胰蛋白酶將細(xì)胞與基底間的蛋白水解，使細(xì)胞從基底上去粘附。但是這個(gè)過(guò)程，不可避免對(duì)這些痕量的腫瘤細(xì)胞造成損壞。

針對(duì)以上問(wèn)題，王樹(shù)濤設(shè)計(jì)了一個(gè)用核酸外切酶來(lái)完成高效快速釋放的細(xì)胞粘附去粘附三維納米生物界面。研究中選擇了對(duì)癌變淋巴細(xì)胞特異性識(shí)別的核酸適配體作為細(xì)胞識(shí)別和捕獲分子，將之修飾到硅納米線陣列表面。與平的表面相比，這個(gè)界面提供了一個(gè)三維的細(xì)胞接觸模式（多點(diǎn)接觸），酶可以多點(diǎn)同時(shí)切斷核酸適配體，細(xì)胞去粘附的過(guò)程變得更容易、更快速，且不對(duì)細(xì)胞本身產(chǎn)生傷害。相關(guān)結(jié)果在Adv. Mater.上發(fā)表并選為封面文章。審稿人高度評(píng)價(jià)“這一結(jié)果是非常振奮人心的，……，將引起細(xì)胞材料的相互作用領(lǐng)域的研究者極大的興趣”。之后又被Wiley出版社的MaterialViews中國(guó)等新聞報(bào)道，稱該研究提供了一個(gè)“高粘附易釋放”的細(xì)胞檢測(cè)平臺(tái)。因此，王樹(shù)濤也受到Science Publishers出版社邀請(qǐng)為納米醫(yī)學(xué)專著《Nanomedicine in Diagnostics》上撰寫(xiě)題為“Emerging Nanotechnology for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells”的章節(jié)。

美妙福音――腫瘤的檢測(cè)

研究表明，惡性腫瘤的死亡率與各國(guó)的國(guó)民收入成反比，低收入國(guó)家的惡性腫瘤患者死亡率一直高居不下。一個(gè)重要的原因，是癌癥診療的費(fèi)用非常高，除了藥物外，其中很大一部分是檢測(cè)的費(fèi)用。如何發(fā)展一個(gè)高效、便宜、簡(jiǎn)單的腫瘤細(xì)胞檢測(cè)器件成為世界各國(guó)的關(guān)注熱點(diǎn)。

鑒于以上的問(wèn)題，王樹(shù)濤發(fā)展了廉價(jià)、易操作的第一代基于細(xì)胞粘附界面的腫瘤細(xì)胞檢測(cè)器件――將細(xì)胞特異粘附硅納米線界面，做成尺寸規(guī)范化的檢測(cè)芯片試劑盒。操作流程非常簡(jiǎn)單，不需要另外昂貴的設(shè)備，絕大多數(shù)的生物實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院的檢測(cè)中心都具備檢測(cè)條件；這種簡(jiǎn)單的檢測(cè)器件在全血中的細(xì)胞識(shí)別捕獲效率在有40%左右；重要的是其細(xì)胞識(shí)別檢測(cè)時(shí)間從4―6小時(shí)縮短到2小時(shí)左右。這些優(yōu)點(diǎn)基本上可以滿足發(fā)展中國(guó)家普通患者做細(xì)胞基的癌癥檢測(cè)和術(shù)后監(jiān)測(cè)的需求。該成果已申請(qǐng)國(guó)際專利。因?yàn)槠涮禺惛咝У募?xì)胞粘附特點(diǎn)，被Science Daily等稱作“捕蠅紙”式腫瘤細(xì)胞檢測(cè)器件。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)惡性腫瘤早期預(yù)警的目標(biāo)，在第一代器件的基礎(chǔ)之上，王樹(shù)濤將微流控技術(shù)與硅納米線細(xì)胞粘附界面結(jié)合，構(gòu)筑了第二代腫瘤細(xì)胞檢測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)了高于97%的細(xì)胞識(shí)別捕獲效率。該成果被選為當(dāng)期的封面文章，同時(shí)被Nature Medicine做了題為“將癌癥從人體循環(huán)中取出的新技術(shù)”的新聞評(píng)述。目前，這種新型芯片已開(kāi)始癌癥病人的臨床血液檢測(cè)嘗試，有望為癌癥早期診療提供參考。

納米抗體技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：循環(huán)腫瘤細(xì)胞；微流控芯片；細(xì)胞檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）09-2093-02

近年來(lái)，惡性腫瘤導(dǎo)致的死亡率在所有疾病的死亡率中位居前列，而腫瘤細(xì)胞具有的侵襲和轉(zhuǎn)移能力正是惡性腫瘤的高致死率的誘因 [1]。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（Circulating tumor cells，CTCs）是自腫瘤原發(fā)灶或轉(zhuǎn)移灶脫落進(jìn)入外周血液循環(huán)的腫瘤細(xì)胞，是腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的一種標(biāo)志。因此，基于循環(huán)腫瘤細(xì)胞的腫瘤轉(zhuǎn)移的檢測(cè)就顯得至關(guān)重要。

微流控芯片以其低成本、易操作、便攜式、低損傷、高準(zhǔn)確性成為當(dāng)前各類CTCs檢測(cè)方式中最熱門(mén)的一種方式?；谖⒘骺匦酒南鄳?yīng)方法的成功實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用，不僅將對(duì)腫瘤早期檢測(cè)和預(yù)后的判斷有重大意義，而且對(duì)臨床治療的指導(dǎo)也有很大價(jià)值。

1 CTCs概念

根據(jù)目前的研究，CTCs被定義為因診療操作或自發(fā)由實(shí)體腫瘤或轉(zhuǎn)移灶釋放而進(jìn)入外周血循環(huán)的腫瘤細(xì)胞。進(jìn)入循環(huán)而未被清除的腫瘤細(xì)胞通過(guò)微遷移、黏附以及相互聚集形成一定體積的微小癌栓，并在相應(yīng)條件下發(fā)展為轉(zhuǎn)移灶[2]。

CTCs在外周血中的數(shù)量極少，通常在每106～107個(gè)白細(xì)胞中才能尋找出僅有的數(shù)個(gè)腫瘤細(xì)胞，因而要進(jìn)行CTCs檢測(cè)通常必須先進(jìn)行細(xì)胞富集，以提高檢測(cè)靈敏度。細(xì)胞富集可通過(guò)腫瘤細(xì)胞的特異性標(biāo)志物或者細(xì)胞形態(tài)特征如細(xì)胞密度和體積等來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中免疫磁性分選法是目前最常用的CTCs富集方法。當(dāng)前較為常用的CTCs分離檢測(cè)手段則有CTCs微流控芯片技術(shù)、流式熒光檢測(cè)儀、CellSearch檢測(cè)、膜過(guò)濾法、密度梯度離心法。

2 微流控芯片的制備工藝和研究

目前，微流控芯片主要以PDMS為芯片材料，以玻璃為基底材料。其中PDMS具有非常理想的材料特性，尤其表現(xiàn)在作為構(gòu)建微流控芯片的主要材料時(shí)。

近年來(lái)，由于PDMS易于加工成型，圖形效果好，光學(xué)透性好且兼容熒光檢測(cè)等，低毒性、加工容易，且容易和自身以及其他多種材料封接，對(duì)溫度等環(huán)境的要求也不多等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此受到了各方廣泛關(guān)注。首先，PDMS因?yàn)閺椥院?，在脫模過(guò)程中，加工出來(lái)的PDMS微通道在保持模具完整無(wú)損的情況下，能夠輕松剝離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)模具的重復(fù)利用[3]。另外，PDMS柔性好，易于吸附在其他材質(zhì)的襯底之上，而且PDMS與相對(duì)粗糙的表面接觸非常緊密，經(jīng)過(guò)處理后，與基底封接效果好，鍵合工藝簡(jiǎn)單，澆鑄法制備PDMS結(jié)構(gòu)具有較高的成型質(zhì)量。PDMS的電絕緣性也很好，因而被運(yùn)用于各種主流毛細(xì)管電泳芯片的制作；PDMS對(duì)溫度等也很不敏感且具有化學(xué)惰性，與大部分待檢測(cè)液體都不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因而具有很高的生物兼容性，滿足大量不同生物實(shí)驗(yàn)的要求。迄今為止，以PDMS為主要加工制備材料的微流控芯片已被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域。

3 不同微流控芯片技術(shù)的原理及方式

3.1 基于循環(huán)腫瘤細(xì)胞大小的微流控芯片技術(shù)

利用腫瘤細(xì)胞與其它血細(xì)胞的大小以及剛度不同的物理性質(zhì)可以對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行分離。根據(jù)腫瘤細(xì)胞與血細(xì)胞直徑的不同，設(shè)計(jì)一定直徑的濾孔，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分離。ISET聯(lián)合激光掃描細(xì)胞計(jì)量?jī)x（lasereanningeytometry，LSC）的原理即是利用腫瘤細(xì)胞通常比外周血液中其它細(xì)胞大的特性，采用孔徑為8μm的濾膜，將腫瘤細(xì)胞從血液中分離出來(lái)，通過(guò)不同熒光標(biāo)記細(xì)胞來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步鑒定，應(yīng)用LSC對(duì)已經(jīng)過(guò)熒光抗體標(biāo)記的細(xì)胞進(jìn)行掃描并識(shí)別，進(jìn)而可以準(zhǔn)確計(jì)算出血液中含有的微量腫瘤細(xì)胞。常用的熒光抗體有抗CK抗體。經(jīng)過(guò)研究表明，此方法已成功被運(yùn)用于從乳腺癌、前列腺癌以及肺癌患者的血液中檢測(cè)出CTCs。此方法較之CellSearch系統(tǒng)而言，其細(xì)胞富集過(guò)程相對(duì)容易，它不依賴抗原抗體反應(yīng)而是直接過(guò)濾外周血進(jìn)行腫瘤細(xì)胞富集，不但不破壞腫瘤細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征而且減小了腫瘤細(xì)胞的丟失，同時(shí)它能將丟失了上皮細(xì)胞特征的腫瘤細(xì)胞分離出來(lái)，并且應(yīng)用激光掃描細(xì)胞計(jì)量?jī)x對(duì)所檢測(cè)到的陽(yáng)性細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步目測(cè)確認(rèn)，確保了CTCs檢測(cè)的準(zhǔn)確性。然而，采用CellSearch技術(shù)與采用此方法檢測(cè)的CTCs數(shù)目之間存在一定的不一致性，可能原因是有假陽(yáng)性結(jié)果出現(xiàn)所致。而且此種方法選擇的膜孔徑為8μm意味著此方法只能分離直徑大于8μm的腫瘤細(xì)胞，但目前沒(méi)有研究能證實(shí)所有的腫瘤細(xì)胞都大于8μm，這導(dǎo)致該方法分離的準(zhǔn)確性會(huì)受到質(zhì)疑。

3.2 基于循環(huán)腫瘤細(xì)胞介電性的微流控芯片技術(shù)

由于腫瘤細(xì)胞是正常細(xì)胞變異了的細(xì)胞，因而它的電學(xué)性質(zhì)方面較之正常細(xì)胞也會(huì)有所差異。DEPArray技術(shù)即是一種基于腫瘤細(xì)胞獨(dú)特的介電性質(zhì)的新型分離方法。相關(guān)針對(duì)淋巴腫瘤細(xì)胞的阻抗進(jìn)行測(cè)量的研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估細(xì)胞的介電性，發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤的一個(gè)顯著特點(diǎn)即是具有較低的特異性膜電容，鑒于這種特性，以上兩種細(xì)胞的分離在控制介電泳的頻率在1MHz以上時(shí)即可實(shí)現(xiàn)，并可保持這兩種細(xì)胞的活性。DEPArray方法將嵌入了控制電路的硅襯底應(yīng)用于已富集的樣本中，通過(guò)改變電場(chǎng)來(lái)激發(fā)微電極，細(xì)胞從而被吸引或排斥，而不同大小和形態(tài)的細(xì)胞在分離過(guò)程中會(huì)受到介電力作用，而電場(chǎng)的變化相應(yīng)改變細(xì)胞整體受力情況。在整個(gè)分離過(guò)程中，在一定的流速下，由于細(xì)胞在入口處低頻電信號(hào)的作用下受到排斥的介電泳作用力，細(xì)胞的流動(dòng)導(dǎo)致電極激發(fā)頻率增加從而浮力減小，因而細(xì)胞在對(duì)應(yīng)其介電特性的位置下沉停止。有研究表明已成功從血液中分離出乳腺癌細(xì)胞。介電泳方法簡(jiǎn)單易操作，他對(duì)單個(gè)細(xì)胞的分子鑒定以及評(píng)估腫瘤特異性和實(shí)現(xiàn)個(gè)性化療法的監(jiān)測(cè)具有廣泛前景。但是該方法具有一定的局限性，因?yàn)椴煌N類的腫瘤細(xì)胞的介電性質(zhì)存在差異，對(duì)應(yīng)的電信號(hào)頻率也不同。而且此種方法不能進(jìn)行腫瘤細(xì)胞的計(jì)數(shù)，只能進(jìn)行腫瘤細(xì)胞的分離，因此要確保細(xì)胞為腫瘤細(xì)胞則需要與其他細(xì)胞計(jì)數(shù)方法聯(lián)合使用。比如曾有研究人員利用單克隆抗體將循環(huán)腫瘤細(xì)胞富集在微流控芯片上，通過(guò)改變電導(dǎo)率的方法對(duì)捕獲到的循環(huán)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)等。

3.3 基于親和配體功能化的微流控芯片技術(shù)

2007年，美國(guó)強(qiáng)生公司與麻省醫(yī)院癌癥中心合作研發(fā)了一種可以檢測(cè)出外周血中微量腫瘤細(xì)胞的微流體硅芯片，稱為CTC-Chip。該微流體硅芯片的表面布滿了上萬(wàn)個(gè)被抗體包被的位點(diǎn)，當(dāng)血液流過(guò)該芯片時(shí)，上面的抗體與腫瘤細(xì)胞進(jìn)行特異性結(jié)合，腫瘤細(xì)胞就會(huì)因抗原抗體反應(yīng)而被粘附在芯片上。此種方法能從血液中近10億血細(xì)胞中檢測(cè)出單個(gè)腫瘤細(xì)胞[4]。其原理主要是將腫瘤細(xì)胞與連接上皮細(xì)胞粘附因子EpCAM抗體的磁珠進(jìn)行特異性結(jié)合，結(jié)合后再應(yīng)用強(qiáng)力磁體將這些循環(huán)腫瘤細(xì)胞從血液中提取出來(lái)并進(jìn)行生化染色，進(jìn)而可以準(zhǔn)確辨別循環(huán)腫瘤細(xì)胞。2010年，該機(jī)構(gòu)成功研發(fā)第二代CTC-Chip，稱為HB-Chip。雖然利用微流控芯片雖然可以成功地將活的循環(huán)腫瘤細(xì)胞成功分離出來(lái)，但因?yàn)榧?xì)胞在操作中被固定在裝置上，所以難以再次利用。總之，CTCs芯片技術(shù)為對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移進(jìn)行更為精細(xì)的分析提供了一個(gè)平臺(tái)。

3.4基于納米顆粒的微流控芯片技術(shù)

納米技術(shù)在近年來(lái)得到飛速發(fā)展，并已大量運(yùn)用到包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)及機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域。其中由于納米顆粒具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)及機(jī)械等性質(zhì)，在解決檢測(cè)方面的問(wèn)題發(fā)揮了重要作用。結(jié)合納米技術(shù)的循環(huán)腫瘤檢測(cè)分離方法利用某些納米顆粒獨(dú)特的生物以及光學(xué)特性，在檢測(cè)過(guò)程中，與循環(huán)腫瘤細(xì)胞相連，作為具有特異性的光學(xué)標(biāo)記物，用以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，因此避免了腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)信號(hào)不強(qiáng)的問(wèn)題。另外，利用納米孔內(nèi)部連接相應(yīng)腫瘤標(biāo)記物的抗體，當(dāng)納米孔內(nèi)有腫瘤標(biāo)記物通過(guò)時(shí)，抗體與抗原特異性結(jié)合，引起阻抗相應(yīng)的改變，腫瘤標(biāo)記物的濃度則可通過(guò)檢測(cè)阻抗的變化確定。借助納米材料的上述優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)針對(duì)檢測(cè)中應(yīng)用納米技術(shù)的研究里，會(huì)有很多方面可以提高。

4 基于微流控芯片的循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)面臨的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展

綜合上述各種方法，相關(guān)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的新檢測(cè)方式不斷出現(xiàn)，雖然它們各自具有檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，但仍存在一系列問(wèn)題，影響循環(huán)CTCs的敏感性、特異性以及檢測(cè)準(zhǔn)確度等。例如依賴抗原抗體的免疫學(xué)檢測(cè)法有高度的特異性而缺乏足夠的敏感性，非免疫學(xué)檢測(cè)法則有敏感性高而特異性不足的問(wèn)題。目前，還有沒(méi)有一種100%特異性的腫瘤生物標(biāo)記。這些都增加了對(duì)CTCs的檢測(cè)難度，需要在未來(lái)的研究中得到進(jìn)一步的解決。

雖然CTCs檢測(cè)存在很多問(wèn)題，但是大量臨床試驗(yàn)表明，CTCs檢測(cè)在實(shí)體腫瘤早期診斷檢測(cè)、轉(zhuǎn)移判斷、療效判定和預(yù)后評(píng)估等方面具有重要臨床意義。裝置微型化是目前CTCs檢測(cè)裝置的研發(fā)趨勢(shì)，而這其中微流控芯片就是典型成果。綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合不同領(lǐng)域領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)多方面的綜合檢測(cè)，提高檢測(cè)技術(shù)的復(fù)雜度并確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，完成高效率、高精準(zhǔn)度以及低成本的檢測(cè)過(guò)程是未來(lái)基于微流控芯片的CTCs檢測(cè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

5 結(jié)論

微流控芯片檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）作為一種具有高度可重復(fù)性和可行性的新型診斷工具，在腫瘤轉(zhuǎn)移的早期診斷、檢測(cè)以及預(yù)后鑒定等方面的作用是顯著的。該文深入探討了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，分析了當(dāng)前各種檢測(cè)方式的優(yōu)劣勢(shì)?？梢钥闯觯蟛糠值臋z測(cè)過(guò)程都不是采用單一方式。單一方式有缺陷，需要結(jié)合多種方式才能準(zhǔn)確分離CTCs。為了使循環(huán)腫瘤細(xì)胞分離的方法更便捷，在研究過(guò)程中可以結(jié)合多種檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)多功能多模式的檢測(cè)。各種檢測(cè)方式的組合，必定可以起到事半功倍的效果。隨著各種研究方式和檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，包括敏感性和特異性的不斷提高，微流控芯片檢測(cè)分離循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）必定會(huì)在臨床腫瘤診治中得到廣泛推廣及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Cristofanilli M， Medndelsohn J. Circulating tumor cells in breast cancer：Advanced tools for “tailored”therapy [J]. Proc Natl Acad Sci，2006（46）：17073-17074.

[2] Paterlini-Brechot P， Benali NL. Circulating tumor cells（CTC）detection：clinical impact and future directions[J]. Cancer Lett， 2007：180-204.