纳米颗粒在免疫层析技术中的应用

纳米颗粒在免疫层析技术中的应用

纳米颗粒又称为超微颗粒，是指颗粒大小为1-100nm的粒子。纳米颗粒具有大的比表面积，从而导致其光、热、磁敏感特性和表面稳定性不同于正常的粒子，因而在生物和医疗领域有广阔的应用前景。目前已经用于免疫层析标志物的纳米材料包括胶体金、镧系元素、量子点、荧光乳胶、荧光微球、磁珠等几类。

免疫层析技术是通过标记物来得到结果分析信号的，因此，一种灵敏度高、稳定性好的标记物，可以大幅度提高其检测性能。目前应用和研究的热点主要是胶体金免疫层析技术、荧光免疫层析技术、磁珠免疫层析技术等。

1胶体金免疫层析技术

胶体金免疫标记技术是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体反应的一种免疫标记技术。胶体金，又称为胶体纳米金，金纳米颗粒在水溶液中呈胶体状，因此称为胶体金。胶体金颗粒具有纳米材料所特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，具有很大的比表面积，独特的光学、导电、导热等物理特性以及良好的生物相容性，对蛋白质有较强的吸附能力，可以与免疫球蛋白、毒素、酶、糖蛋白、抗生素、激素、牛血清白蛋白、多肽化合物等非共价结合，同时，胶体金具有高电子密度特性，即金标物在相应配体处大量聚集，肉眼可见红色或粉色斑点，因而，目前多用于定性或半定量的快速免疫检测方法。

优点：简单、快速、准确、无污染、检测不依赖昂贵的激光检测仪器，只需普通光学仪器，甚至肉眼即可辨别。目前，市场上已经有检测各种成分(如各种病原体、标志物等)的胶体金免疫层析试纸条试剂盒。

缺点：这灵敏度不高，主要用于定性或半定量，对一些肿瘤标志物、神经性肽、心血管疾病标志物的检测，其灵敏度是远远不够。

2荧光免疫层析技术

荧光纳米材料由于其独特的结构和光、电、磁性质，使其在标记检测方面有着极大的应用价值。荧光免疫层析技术结合了荧光免疫技术和层析技术的优点，是当前研究的热点

2.1 量子点层析技术

量子点（QuantumDots，QDs）又称无机纳米半导体晶体，是主要由ⅡB族～ⅥA族（如CdSe，CdTe，CdS，ZnSe等）或ⅢA族～ⅤA族（InP，InAs等）元素构成的能够产生荧光的半导体纳米颗粒。量子点一般介于1-10nm之间，是一种理想的新型生物标记探针。由于量子点的能级是分立的, 电子在这些能级之间跃迁将会发出特定波长的光. 而分立的能级间距又由量子点的大小决定, 因此不同尺寸的量子点将会发出不同颜色的荧光. 同样是CdSe的量子点, 其发出的荧光颜色随其大小的变化如下图:

优点：

✓最适合作为多标记检测的标记物；QDs的发射光谱可以通过改变QDs的尺寸大小来控制，由于其量子尺度效应，大小不同即可发出不同的颜色的荧光，结合用单一波长的光即可激发产生多种不同颜色的特性，所以QDs被认为是最适合作为多标记检测的标记物。

✓检测准确性提高。

✓稳定性高，可重复检测。

缺点：

✓制备、修饰、抗原抗体标记等环节受到技术限制。

✓结合稳定性低。

✓仪器设备要求和成本高

2.2 上转发光技术

上转发光技术是以上转磷光材料（up-converting phosphor, UCP）作为标记物的免疫层析技术。上转换发光技术即以稀土金属元素（主要是镧系）掺杂于惰性氧化物作为标记物的免疫层析技术。上转换发光材料经波长短、频率高的光激发，能够发出波长长、频率低的光，这是大部分天然材料无法实现的。稀土金属元素在红外激发光下可发射出不同波长的可见光，背景荧光干扰小，具有稳定的发光特性。

优点：灵敏度高，稳定性好，可长期存放和重复检测，使用方便，安全无毒。

缺点：比较昂贵，对技术设备要求高。

2.3 荧光乳胶层析技术

荧光乳胶层析技术是在原有的免疫层析基础上，在纤维膜上预包被彩色荧光乳胶标记的抗原或抗体，主要用于乳胶增强免疫比浊法检测，主要是将乳胶颗粒（通常是50nm~500nm粒径的高分子颗粒）偶联上抗体，通过抗体的反应，相互交联，通过生化仪的投射或散射光进行扫描，比较反应前后的光路变化，检测抗原的量。主要适用于全自动生化仪，检测结果快速（单个样本10min左右），可以大通量检测，但灵敏度低于化学发光检测。主要用于医院，且可以定量检测。乳胶层析的方法比一般的胶体金固相免疫灵敏度高10-100倍，可以有效排除背景色的干扰，操作方便，一次加样可检测多项指标，结果易于判断。

优点：大通量检测，操作快速便捷。

缺点：灵敏度一般。

2.4荧光微球免疫层析技术

荧光微球是指直径在纳米级至微米级范围内，通过物理和化学方法负载荧光物质，受激发光源激发后发出荧光的固体颗粒。荧光微球具有体表面积大、表面吸附能力强，稳定而高效的发光效率等优点。标记物发光强度受激发光强度增强而增强，并且受外界影响较小。荧光微球表面修饰的羧基可共价结合抗体，通过该标记物发出稳定而强的荧光信号进行定量检测，为识别不同的待测物，可以通过标记不同颜色的荧光素的微球结合特定的单抗，实现多标记检测的目的。

3 磁珠免疫层析技术

免疫磁珠（immunomagnetic beads,IMB）是包被有单克隆抗体的磁性微球，可与含有相应抗原的靶物质特异性结合形成复合物。磁珠标记的抗体和抗原特异性结合，在外界磁场的作用下，可以定向移动，从而达到聚集、分离、纯化的目的。经标记的蛋白捕获目标分子后，在振荡磁场内测性磁性颗粒磁化强度，通过检测纤维膜检测带表面更为敏感的磁信号，取代传统的光学信号，极大的提高了敏感性和准确性。

优点：敏感性高。

缺点：制备工艺复杂，价格昂贵。

参考文献：

1 任志奇，吴英松，刘天才. 新型免疫层析技术的研究进展[J]. 广东医学，2013,34（2）：312-314.

2 刘艳，李君莲. 免疫胶体金检验技术在应用中存在的问题[J]. 新疆医学，2011,41（3）：47-49.

3 李阳，王云龙. 免疫层析技术的研究进展[J]. 中国卫生检验杂志，2015,25（22）：3978-3979.

4 谢艳君，杨英，孔维军等. 基于不同纳米材料的测流免疫层析技术在真菌毒素检测中的应用[J]. 分析化学评述与进展，2015,43（4）：618-628.