胶体金生产工艺配方原则

1 胶体金诊断试剂工艺配方原则 2 内容 一 和膜相关的配方和原理二 和金子垫相关的配方和原理三 和样品垫相关的配方和原理四 相关问题 3 一 和膜相关的配方和原理 电镜下的NC膜 4 硝酸纤维膜生产工艺图 5 孔径定义的问题 6 孔径对侧向层析速度的影响 7 不同种类膜的IgG结合能力 8 不同种类膜的BSA结合能力 9 为什么蛋白会结合到膜上 结合力是什么 静电疏水力这两种结合力的效应是什么 使蛋白从溶液中分离出来长久结合作用 10 静电作用力静电作用力是正负电荷相互吸引产生的作用力疏水作用力疏水作用力又称为疏水键 它是由侧链的疏水基团相互接近 而形成的一种作用力 对维持分子的三 四级结构起着重要的作用 每一个蛋白质都具有疏水基团和亲水基团 11 蛋白质疏水性状和亲水性状当蛋白质溶解在溶剂中时 蛋白质处于非常稳定的状态 此时蛋白质的亲水基团展开在外 疏水基团收缩在内 亲水基团和水分子接触 保证了溶解性的状态 当蛋白质沉淀出来时 疏水基团展开 亲水基团收缩 此时为疏水状态 也呈现不稳定的固体状态 疏水基团和其他固体物的疏水基团通过疏水作用力结合 达到固定的目的 12 蛋白结合到固相材料上 蛋白结合到固相材料上是一个多步骤过程取决于蛋白溶液扩散到固相表面蛋白从溶液中分离出来蛋白吸附到固相上蛋白重排到最低能态 13 吸附过程 溶液中的蛋白 14 多位点结合 只有1个位点的结合是可逆的 多位点结合使得蛋白稳定在固相表面 即使其中的每个单位点都是可逆的 15 影响蛋白结合的因素 蛋白缓冲液使用的膜蛋白自身应用体系 16 蛋白缓冲液 没有通用的缓冲液 不同的系统必须分别优化 作用 提供适合的PH 改善亲水性 增溶性 提高稳定性定律 蛋白在缓冲液中越不稳定 蛋白结合力越强 17 缓冲液的优化 离子强度对于蛋白从溶液中脱离出来很重要 少量的离子强度 蛋白难以从溶液中脱离沉淀出来 过量的的离子强度 溶液配制中就已会出现沉淀 pH蛋白在等电点最不稳定沉淀剂通常用醇降低蛋白的稳定性 也可润湿膜 减少膜带有的静电 利于结合包被 盐通常不会影响对某些蛋白 两性离子的盐类有助于蛋白结合减少信号强度 消假阳 18 糖 对包被蛋白的稳定性有重要作用 减缓老化速度 也可以增加亲水力 惰性蛋白 对消除假阳有重要作用表面活性剂 增加亲水力 也可增色 19 缓冲液的基本成分 各种缓冲系 Tris HCl PB CB等盐类 NaCl糖 蔗糖 海藻糖等表面活性剂 Tween20 Tritonx 100等惰性蛋白 Casein等防腐剂 叠氮钠 卡松等 20 推荐的起始缓冲液 10mMPhosphatepH7 03 Ethanol 21 潜水艇 效应 表面活性剂处理过的膜在使用时的常见问题因为使用的表面活性剂是水溶性的喷膜时这些表面活性剂被 冲走 了 22 反应动力学 流速增加 反应速率减低流速增加 检测时间缩短流速增加 灵敏度降低流速增加 试剂用量增加流速增加 背景降低距离增加 流速降低孔径增加 蛋白结合量减少 23 二 和金子垫相关的配方和原理 和金子垫相关的工艺和配方有 1 标记工艺 2 金标稀释液3 金垫处理液 24 标记工艺 胶体金 一般指金的水溶液 又称金溶胶 金以微小的粒子分散在水中所形成的金溶胶 其中分散的金颗粒直径一般在1 100nm之间 为负电荷分布 25 高质量结合物 单个分散的颗粒圆形颗粒很少聚集这样得到的胶体稳定性和重复性好 26 胶体金的生产 胶体金的形成是还原HAuCl4 HAuCL4 e Au0还原剂越强 得到的金颗粒越小生产40nm诊断用金颗粒一般用柠檬酸三钠 27 胶体金颗粒的形成 28 胶体金的生产 2种重要步骤直接形成分步形成大多数人用分步形成比较容易控制颗粒大小 CV也比较小能够生产出大颗粒胶体金 29 颗粒大小对胶体的影响 30 蛋白标记原理 蛋白质在等电点或稍偏碱的情况下 依靠静电引力或疏水力或共价键 被牢固地吸附于胶体金颗粒表 由于蛋白质分子牢固地结合在金颗粒表面 形成一个蛋白层 从而阻止了胶体金颗粒的相互接触 使该胶联溶液较为稳定 31 要点 蛋白的预处理使用低浓度和正确的pH值 确保最小的聚集合适的蛋白量 可通过盐滴定进行评价 搅拌速度 容器的洁净程度 离心的速度 32 盐滴定 盐滴定不能衡量蛋白单层的形成盐滴定只能代表盐溶液中多少量的蛋白可以使胶体金稳定pH和时间都会有影响 33 蛋白邦定作用力 电荷作用力 静电作用力 疏水力共价键 34 35 金标稀释液 合适的离子种类和强度 0 2M左右 常用有磷酸盐等 大分子物质作为胶体金干燥后均匀散布的骨架 常用大分子物质如PEG4000 PEG20000 PVP 小分子物质对蛋白活性保护 蛋白储存常用的甘油 蔗糖 海藻糖 各类低聚糖等 对产品的储存稳定性有帮助 36 惰性蛋白 它是保护目的蛋白的活性 也维持胶体金的胶体稳定 它们是消除非特异性的封闭物质 也起着有分散胶体金颗粒的骨架作用 常用有BSA OVA Casein 表面活性剂 具有增加亲水性 促进结合等作用 常用的有Tween 20 Tritonx 100 37 评价金标稀释液的参数 金子释放程度及速度 金标液稳定性 灵敏度 特异性 38 结合物释放垫的原理 什么是结合物释放垫 孔径开放快速层析低蛋白结合力理想的亲水性传统材料是包被PVA的玻纤 39 典型结合物释放垫材料的构意图 40 侧向层析中结合物释放垫的原理 做什么用 理论上 让结合物完好无损的干燥加样后让结合物快速释放实际应用中侧向层析中结合物释放垫可能遇到的问题比其它任何组分都多 41 标准结合物释放垫的性能 45秒内释放出约70 的结合物但是垫上保留的结合物降低了灵敏度 因为 较少的结合物到达捕获线较少的抗原到达捕获线在侧向层析系统中灵敏度要好线条CV值一般在15 20 42 储存于20oC时结合物释放率 43 金垫处理液 作用 增加亲水性 促进复溶 保持稳定性基本成分 1 缓冲系统 磷酸 碳酸 硼酸 Tris 生物缓冲液等 2 表面活性剂 Tween 20 Tritonx 100等 3 大分子物质 PEG4000 PEG20000 PVP PVA4 惰性蛋白 BSA OVA Casein 5 小分子保护物质 糖类物质 如蔗糖 海藻糖等 44 结合物释放常见问题 释放不充分释放慢释放垫再次湿润困难 45 释放不充分 结合物绑定到释放垫上了用聚合物和表面活性剂封闭释放垫在储存过程中 结合物发生聚集控制封闭剂的用量控制溶液的离子强度 46 释放慢 您的释放垫是怎样封闭的 是否加了亲水试剂 是否用了大量的蛋白 是否用了大量的糖 试纸条各组分之间接触紧密么 47 释放垫再次湿润困难 您使用的是哪一种释放垫 是亲水的么 您是怎样封闭释放垫的 48 三 和样品垫相关的配方和原理 作用 改变样本PH 调节爬速 控制金标释放 抑制非特异性吸附 降低背景基本成分 1 缓冲系统 磷酸 碳酸 硼酸 Tris 生物缓冲液等 2 表面活性剂 Tween 20 Tritonx 100等 3 大分子聚合物质 PEG4000 PEG20000 PVP PVA4 惰性蛋白 BSA OVA Casein 5 生物物质 鼠IGg 抗红细胞抗体等 49 血清类样品垫注意爬速 背景 灵敏度的达到和假阳的消除 全血类样品垫1 必须能够去除红细胞 2 还需具备下列功能不能造成溶血不能干扰样品分离必须快速高效必须能够分离一定范围内的不同血样量灵敏度的达到和假阳的消除 50 尿液类样品垫注意交叉反应的消除 51 影响抗原抗体反应的外部因素 电解质抗原与抗体发生结合后 由亲水胶体变为疏水胶体的过程中须有电解质参与才能进一步使抗原抗体复合物表面失去电荷 水化层破坏 复合物相互靠拢聚集 形成大块的凝集或沉淀 若无电解质参加 则不出现可见反应 为了促使沉淀物或凝集物的形成 常用O 85 氯化钠或各种缓冲液作抗原及抗体的稀释液及反应液 但电解质的浓度不宜过高 否则会出现盐析现象 52 酸碱度蛋白质具有两性电离性质 因此每种蛋白质都有固定的等电点 抗原抗体反应必须在合适的pH环境中进行 pH过高或过低都将影响抗原与抗体的理化性质 抗原抗体反应一般在pH为6 9进行 53 温度抗原抗体反应必须在合适的温度中进行 一般以15 40 为宜 最适反应温度为37 某些特殊的抗原抗体反应 对温度有一些特殊的要求 例如冷凝集素在4 左右与红细胞结合最好 20 以上反而解离 54 反应时间反应时间越长 抗原抗体反应越充分 显色也越深 所有调整辅料的思路都可从抗原抗体反应的影响因素和辅料的成分性质进行考虑和设计 55 四 相关问题 假阳问题假阴问题稳定性问题上样问题 56 一 假阳问题 未标记上的金颗粒 裸金 电荷作用疏水作用硫醇类物质的存在 S H键起作用 抗原抗体作用 内源性物质 抗凝剂和防腐剂的影响其他原因 57 未标记上的金颗粒 裸金 裸金聚集 周围具有大量的负电荷 当样本爬过金垫 裸金随着向上跑 在T线位置只要碰到带有正电荷的蛋白 即发生反应 形成假阳线条 解决方法 检查标记过程 BSA封闭 58 电荷作用 胶体金颗粒带有负电荷 当遇上带有正电荷的蛋白 易发生非特异性结合反应 导致假阳 反应环境为酸性时 已发生此类结合 解决方法 改变pH和盐度 59 疏水作用 抗原抗体结合以及和胶体金结合都需要用到疏水作用力 当反应环境中存在疏水物质时 易和胶体金或抗原抗体通过疏水作用力结合 产生假阳结果 如标本里的一些脂肪 细胞碎片 细菌等等 解决方法 用表面活性剂或亲水聚合物进行处理 60 抗原抗体作用 此类作用是指标本里面含有能和标记材料 包被材料发生免疫反应的非目标物的其他物质导致的假阳结果 常见的有毒品的交叉反应 如KET试剂检测美沙酮标本 呈现阳性反应 就是美沙酮和KET材料发生了交叉反应 又有SG试剂中的抗鼠抗体反应等等 解决方法 在样品垫或金子垫或硝酸纤维素膜上加入相应的抗体 将这类物质在T线前消除掉 61 在血清检测中的具体非特异性反应物质 大约40 的人血清标本中含有非特异干扰物质 可以不同程度影响检测结果 常见的干扰物质有 类风湿因子 补体 嗜异性抗体 嗜靶抗原自身抗体 医源性诱导的抗鼠Ig s 抗体 交叉反应物质和其他物质等 62 类风湿因子人血清中IgM IgG型类风湿因子 RF 可以与ELISA系统中的捕获抗体及酶标记二抗的FC段直接结合 从而导致假阳性 解决该情况的办法是 1 用F ab 2替代完整的IgG 2 标本用预先热变性 63 10min IgG的固相吸附剂处理 将热变性IgG加入到标本稀释液中同样有效 3 检测抗原时 可以用2 巯基乙醇等加入到标本稀释液中 使RF降解 63 补体如果在包被和标记过程中 使用的抗体的FC段的补体Clq分子结合位点被暴露出来 从而易使Clq可以将补体和抗体二者连接起来 造成假阳性现象 解决的方法是 1 用EDTA稀释标本 2 用53 10min加热血清使Clq灭活 64 嗜异性抗体人类血清中含有能与啮齿类动物 如鼠等 Ig s 结合的天然嗜异性抗体 易和包被和标记的抗体产生反应 能造成假阳性 解决的办法是 可在标本稀释液中加入过量的动物Ig s 但加入量不足或亚类不同时无效 65 医源性诱导的抗鼠Ig s 抗体 嗜异性抗体的一种 临床开展的用鼠源性CD3等克隆抗体治疗 用放射性同位素标记鼠源性抗体的影像诊断及靶向治疗等新技术 均有可能使些病人体内产生抗鼠抗体 另外 被鼠等啮齿类动物咬伤的病人体内也可以产生抗鼠Ig s 抗体 解决的方法是 测定抗原时 在标本中加入足量的正常鼠Ig s 从而克服由于上述原因造成的假阳性 66 例子 Sg采用了双抗体夹心的方法进行检测 包被材料和标记材料都是单克隆抗体 属于鼠IGg类别 由于人体经常和动物打交道 体内易产生嗜异性抗体 如抗鼠抗体 抗牛抗体等等 这类嗜异性抗体极易导致假阳反应的产生 67 为了消除嗜异性抗体的影响 可通过在样品垫中加入正常的动物血清或纯化的鼠IGg 又或者在膜上喷有鼠IGgA线 金子中加有正常的动物血清或纯化的鼠IGg等等方式将嗜异性抗体排斥在T线前 消除这方面的假阳 68 嗜靶抗原的自身抗体抗甲状腺球蛋白 抗胰岛素等嗜靶抗原的自身抗体 有时能与靶抗原结合形成复合物 在ELISA方法中均可干扰抗原抗体测定结果 解决的办法是 测定前需用理化方法将其解离后再测定 69 交叉反应物质类地高辛 类AFP样物质等 是与靶抗原有交叉反应的物质 在用多抗测定抗原时对测定结果影响不大 但在用单克隆抗体测定抗原时 如果交叉抗原测定簇正好是所用单克隆抗体相对的靶决定簇时 也会出现假阳性结果 70 抗凝剂和防腐剂的影响 抗凝剂 如肝素 EDTA 枸橼酸钠 防腐剂 如NaN3 因为对离子和蛋白活性的影响 有时会导致假阳的产生 71 其他因素 血清脂质过高 胆红素 血红蛋白及血液粘度过高等 均对胶体金测定结果有干扰作用 解决方法 表面活性剂及聚合物的使用 降低粘度 保证正常爬速 72 二 假阴问题 73 以上原因主要强调了膜和金子的影响 在胶体金反应体系中 静电作用力 疏水作用力 共价键起了关键的作用 假阴的产生 在体系里的每一个配方优化中 需要充分考虑这几个作用力 同时以和假阳相反的思路进行实验设计 74 提高灵敏度的一些方向 a 提高生物材料的俘获能力b 标大的胶体金颗粒c 减少或者改变封闭方法e 降低层析速度 选用小孔径的膜 减少封闭试剂d 减慢金子的释放速度f 选用亲和力比较强的抗体或者抗原g