免疫胶体金的技术

1、关于免疫胶体金技术第1页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四胶体金标记技术的相关定义免疫胶体金技术 是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗 体的一种新型的免疫标记技术。胶体金标记 实质上是蛋白质等高分子被吸附到胶体金颗粒表面的包被过程。第2页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四胶体金技术的发展Development of Immune colloidal gold technique 1939-雏形 Kausche等把烟草花叶病毒吸附到金颗粒上在电子显微镜下观察金离子呈高电子密度。1971-作为标记物应用于免疫组织化学研究 Faulk等首先将兔抗沙门菌抗血清与

2、胶体金颗粒结合，用直接免疫细胞化学技术检测沙门菌的表面抗原。1974-实现间接免疫金染色法 Romano将胶体金标记到马抗人的IgG上，实现了间接免疫金染色法第3页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四胶体金技术的种类及优点快速免疫金渗滤法(immuogold filtration assay ,IGFA) 即穿流式(flow through)的固相膜免疫测定。 主要由两部分组成：膜渗滤装置和标记结合物。前者为一塑料小盒，其中填满吸水性物质，面上紧贴放置一片吸附有抗体(以双抗体夹心法测抗原为例)的硝酸纤维膜，标记结合物为免疫金。A：金标记抗体B：标本中的抗原C：包被抗体D：NC

3、膜E：吸水材料F：塑料盒第4页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四 免疫层析法( immunochromatogra-phy，ICA) 是继IGFA之后发展起来的另一种固相膜免疫测定，与IGFA利用微局限性膜的过滤性能不同，免疫层析法中滴加在膜一端的样品溶液受膜的毛细管作用(基于层析作用的横流 （lateral flow） )向另一端移动。移动过程中被分析物 与固定在膜上某一区域的受体(抗原或者抗体)结合而被固相化，无关物质则越过该区域而被分离，然后通过标记物显色来判定试验结果，以胶体金为标记物的实验称为胶体金免疫层析试验。第5页，共33页，2022年，5月20日，9点51分

4、，星期四免疫胶体金技术的特点优点：检测方法简单而快速，数分钟即可得出结果；不需仪器设备，操作人员不需特殊训练；试剂稳定，适用于单份测定；无污染。GICA的特点是单一试剂，一步操作。小型实验室即有条件开发生产。干燥包装的试剂可在室温保存一年以上。 成为目前“病人身边检验”（point-of-care testing，POCT）中广为应用的方法。第6页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四 最近由于原料的精选和制作工艺的改进，已能制备出可用于定量测定的GICA试剂。Roche公司生产的用于急性心肌梗死诊断的肌钙蛋白和肌红蛋白的GICA试剂和匹配的简便测读器Cardiac Reade

5、r，其精密度和准确性均符合定量测定要求。 不足： 金免疫测定中应用的是单份试剂，难于进行质量控制。即使是同一批生产的试剂，也很难保证每个试剂的同一性。因此金免疫测定一般只能用于定性试验。其定量检测和灵敏度的提高还有赖于新原料和新材料的开发与应用。第7页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Colloidal Gold SynthesisSolution color varies extensively with particle sizeUsually a deep red, but also dark brown/purple to light orange/yellowCo

6、lloid size can be controlled by Au:Citrate ratiosAnywhere between 1nm - 100nm +Citrate is easily substituted by other more Au-philic molecules (i.e thiols)H2O, 100OCH2AuCl4Cit-Cit-Cit-Cit-Turkevich, et. al. Discussions Faraday Soc. 1951, No. 11 55-75.第8页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四第9页，共33页，2022年，5月20

7、日，9点51分，星期四Procedure of Colloidal Gold SynthesisAdd 100 mL of 1.0 % HAuCl4 to a 200 mL Erlenmeyer flask on a stirring hot plate. Add a magnetic stir bar and bring the solution to a boil To the boiling solution, add 1.5 mL of a 1% solution of trisodium citrate dihydrate, Na3C6H5O7.2H2O Stop heating w

8、hen a deep red color is obtained. 第10页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Synthesis and properties of different particle size 胶体金粒径(nm) 1%柠檬酸三钠加入量(ml)胶体金特性 呈色 max162橙色518nm24.51.5橙色522nm411红色525nm71.50.7紫红535nm第11页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四TEM Images of Colloidal AuAverage particle size 17nmGood gold colloi

9、ds and bad (unstable) gold colloids . 劣质金外形不均一，且非球形，有凝集现象，颗粒间变异系数较大 第12页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四How are the antibodies coupled to the gold? Conjugation of antibodies to gold particles depends upon three separate but dependent phenomena :a). ionic attraction between the negatively charged gold and

10、 the positively charged protein b). hydrophobic attraction between the antibody and the gold surface c). Sulfur binding (Cysteine and Methionine)Strongest binding suggested to be the sulfur hinge joining the the two Fc regions第13页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四胶体金颗粒带电情况 抗体和金颗粒的耦联（图出处：IVD Technology） 第14

11、页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四SAMPLE GOLD CONJUGATION PROTOCOLAdjust the gold colloid to the proper pH; Determined the minimum amount of protein ;Final conjugation Purification 第15页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Adjust the gold colloid to the proper pH 胶体金与蛋白质的结合成功与否，取决于pH值，一般只有在蛋白质等电点(PI)略偏碱的条件下二者才能牢固地结合

12、，因此，标记之前须将胶体金溶液的pH值调至待标记蛋白质的等电点略偏碱。 需要提高胶体金的pH值时可用0.1molK2CO3，需要降低胶体金的pH值时可用0.1N HCl。测定金溶液的pH可能损害pH测定计的探头，因此，一般用精密的pH试纸测定其pH即可.第16页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四蛋白 与胶体金结合的最佳pH测定取若干1.5ml的试管，分别加入1ml胶体金用K2CO3将pH分别调为3，4，5，6，7，8，9，10；去96孔培养板，按pH从高到低分别将上述胶体金分别取100ul加入孔中，重复三次；每孔分别加入20ul浓度为10%的NaCl溶液，混合，室温下放置1

13、0min；观察胶体金颜色变化，记录保持红色的最低pH第17页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Adjust the gold colloid to the proper pH常用几种蛋白质标记时胶体金所用的pH值第18页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Determined the minimum amount of protein（1）光电比色法：制备一系列不同浓度的等体积蛋白质溶液（1ml），分别加入5ml胶体金中，迅速混匀，然后，各加入1ml 10% NaCl溶液，摇匀，静置5min后测各管。根据胶体金颗粒的大小，OD在520580nm之间测定，以

14、OD值为纵坐标，蛋白质用量为横坐标作一曲线，取曲线最先与横轴相接近的那一点处的蛋白质用量为最适稳定量。图5.2中10nm的胶体金溶液中蛋白质的最适稳定量为45g/ml。第19页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四（2）目测法：以目测法确定胶体金与待标记蛋白质用量比例，将标记的蛋白质逐级稀释后（由5g45g另设对照管），各取等体积顺序加入一系列装有1ml胶体金的试管中，5min后，在上述各管内分别加入0.1ml 10%氯化钠，依表5-5顺序进行。第20页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四1. Pipette 1ml of colloid into each

15、of a series of 3ml clean plastic tubes. 2. Adjust the antibody (0.1ug/ul) to the proper pH with 100nM K2CO3 or 100mM HC1. 3. Add the antibody to each tube in a series from 0-150ul (ie 0-15ug in steps of 0, 1, 2, 3 .15ug). 4. Shake each tube and leave for approximately 5 minutes to conjugate. 6. To e

16、ach tube add 100ul of 10% NaC1 and agitate for 1 minute. 7. The Tube containing the minimum amount of protein required to stabilize the gold sol is indicated by the one in which the color of the gold sol does not change from red to blue upon the addition of NaCl. 第21页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Final

17、 conjugation (IgG)Take 100ml of gold sol and adjust to Ph9Adjust the dialyzed and centrifuged antibody solution (0.1ug/ul) to pH9.2 Add the determined amount of antibody solution dropwise to the gold while stirring rapidlyAfter 5 minutes add 10ml of filtered 10% BSA at pH9 and stir gently for 10 min

18、utes. 第22页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四Purification The gold conjugate must be purified from excess antibody and any small clusters removed before concentrating and storing. Spin the gold conjugate at speeds according to gold particle size .The gold conjugate will form a loose precipitate at the botto

19、m of the tube. Discard the clear supernatant and resuspend the pellet with proper buffer.The gold conjugate, if correctly made, will be stable at 4 for several months.If long term storage is required is should be aliquoted into 1ml volumes and 20% glycerol added. It may then be frozen and kept at -2

20、0 for years. 第23页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四胶体金免疫层析法试剂的组成第24页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四样品垫(Sample pad)： 玻璃纤维、聚酯膜、纤维素滤纸、无纺布等多种材质，多种规格，批间稳定。 样品垫的作用： 减缓样品渗透速度，有利于样品在结合垫上均匀分布； 去除样品中杂质颗粒； 调节样品液pH值或粘度等。样本垫可使用化学物质进行浸渍处理，从而减少样本差异，提高试验的灵敏度。通常可以将洗涤剂、粘性增强剂、阻滞剂及盐渗入样本垫然后加以干燥，该工艺可避免使用复杂辨识剂/追迹缓冲液的麻烦，使检测一步完成。第25页，

21、共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四结合垫(Conjugate pad)： 玻璃纤维、聚酯膜、纤维素滤纸、无纺布等多种材质，多种规格，批间稳定。结合垫的作用主要为： -吸附一定量的金标结合物颗粒；-吸附并持续不断的将样品转移到NC膜上；-保持金标结合物颗粒的稳定性；-保证金标结合物颗粒定量完全释放等。 第26页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四硝酸纤维素膜( Nitrocellulose)： 推荐使用Millipore，MDI，S&S，whatman 等国外公司的硝酸纤维素膜。 NC膜的作用： - 在检测线和对照线条带区域固定抗体；-样品在NC膜上流动并与试

22、剂混合发生免疫反应；-反应在NC膜上显色，读检测结果 NC膜的重要参数： 孔径、对称性、层析速度、表面活性剂、蛋白结合力、强度、表面质量、厚度、批间均一性等。第27页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四硝酸纤维素膜与蛋白结合的原理 主要有两种假说： 1）首先两者靠静电作用力结合，然后靠H键和疏水作用来维持长时间结合。 2）首先两者靠疏水作用结合，然后靠静电作用来维持长时间结合。两条假说，都表明其结合过程分为两步，首先结合和后面长时间结合。由于结合原理的不明确性，导致在这方面的工作非常依赖实践经验。第28页，共33页，2022年，5月20日，9点51分，星期四硝酸纤维膜的选择膜的分类标准(m和s) m: 指的是膜孔径， s: 以秒为单位的定义为，每4cm膜，水的层析时间是*s. 换算情况大致为：8um