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第六章免疫傳感器Immunosensor

偶聯抗原/抗體分子的生物敏感膜與信號轉換器組成的，基于抗原抗體特異性免疫反應的一種生物傳感器。

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一、免疫

1.什么叫免疫

免疫是機體的一種特殊保護性生理功能。人體依靠這種功能識別“自己”、排除“非己”成分，以維持內環境的平衡和穩定。

2.免疫的類型

●非特異性免疫

●特異性免疫

3●非特異性免疫（先天性免疫）

人類通過遺傳（即在長期自然進化中逐漸建立起來）而來的天然防御功能。

特點：人人都有、生來就有

作用：對多種病原體都有一定的防御功能（即無特異性）

4●特異性免疫（獲得性免疫）

人類在出生后生活過程中受到病原體作用，通過與病原體的斗爭而獲得的一種免疫力。

特點：不是人人都有，只是與該病原體斗爭的人才能獲得。

作用：對某一特定病原體或異物起作用。

5二、抗原和抗體

1.抗原

可使機體產生特異性免疫反應的物質。

特點：

●異物性

●大分子性

●

特異性

6具有兩種性能：

●刺激機體產生免疫應答反應；

●與相應免疫反應產物發生特異性的結合反應。

72.抗體

是機體受抗原刺激后產生的，并能與該抗原發生特異性結合的具有免疫功能的球蛋白。

分布：主要分布在血清中，也有分布于組織液及外分泌液(如乳汁）。

功能：與特異抗原結合，發生免疫反應。

產生：效應B細胞合成、分泌。

8二、免疫傳感器的類型

利用抗體對相應抗原的識別和結合的雙重功能，將抗體或抗原的固化膜與信號轉換器組合而成，用來測定抗原（或抗體）的傳感器稱為免疫傳感器。

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感受器單元中的抗體與被分析物的親和性結合具有高度的特異性，抗體與抗原選擇性結合產生的信號敏感地傳送給感受器，再經電子放大器進行放大處理。

免疫傳感器的性能優劣主要取決于抗體與待測物結合的選擇性和親和力。10免疫傳感器根據抗體是否進行標記分為：

●非標記免疫傳感器

●標記免疫傳感器

根據信息轉換過程分為：

●直接型免疫傳感器

●間接型免疫傳感器

11（1）標記法

采用酶、熒光物質等進行標記，抗原抗體反應通過電化學、光學等手段進行檢測，同時對濃度信息加以化學放大（如酶標記），從而實現高靈敏檢測目標物。

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13（2）非標記法

抗體與抗原結合后直接將免疫反應的信息轉變成可測信息直接轉變成可測信號。

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免疫傳感器根據使用的信號轉換器可分為：

●

電化學免疫傳感器

●光纖免疫傳感器

●壓電免疫傳感器

15三、電化學免疫傳感器

1.電位型免疫傳感器

基于測量電位的變化進行免疫分析的生物傳感器。

16原理:

將抗體結合在載體上，當樣品中的抗原選擇性地與固定抗體結合時，膜內離子載體性質發生改變而導致電極上電位的變化，由此測得抗體濃度。

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●

測定人絨毛膜促性腺激素(HCG)

HCG由胎盤的滋養層細胞分泌的一種糖蛋白，作為妊娠的早期診斷標準。

將電極固定上兔抗人HCG抗體，即制備成HCG電極。

當待測溶液中滴入HCG抗原溶液時，由于抗原與抗體結合，電位逐漸下降，根據下降的電位，可以計算出HCG的濃度。

18●測定甲胎蛋白（AFP）

甲胎蛋白是胚胎肝細胞產生的一種蛋白質，為胎兒血清的正常組分，出生2周左右消失。

成年人血清中測出AFP，可作為診斷原發性肝癌的特異性指標。

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Ag-AgCl電極上固定甲胎蛋白抗體，溶液中有若有AFP，即形成抗原抗體復合物，造成電極電位下降，從而測出AFP的含量。

202.電流型免疫傳感器

將酶底物濃度的變化或其催化產物濃度的變化轉變成電流信號。

結構最簡單的是以Clark氧電極為基礎建立起來的酶免疫傳感器。

主要有競爭法和夾心法.

21競爭法：

用酶標抗原與樣品中的抗原競爭結合氧電極上的抗體，催化氧化還原反應，產生電活性物質而引起電流變化，從而測得樣品中的抗原濃度。22

以過氧化氫酶作為酶標記為例說明工作原理：①在測定溶液中加入標記的過氧化氫酶抗原，然后將抗體膜免疫傳感器插入上述溶液中。未標記抗原（被測物）和標記抗原對膜上的抗體發生競爭結合；②洗去未反應的抗原；③將傳感器插入測定酶活性的溶液中，這時傳感器的電流值是由測定液中氧的量決定的；向溶液中加入一定量的H2O2，結合在膜上的過氧化氫酶使H2O2分解產生O2，隨之傳感器的電流值增大。24如何用這種方法測定HCG？

25夾心法：

在樣品中的抗原與氧電極上的抗體結合后，再加酶標抗體與結合在抗體上的抗原結合，形成夾心結構，從而催化氧化還原反應產生電流值變化。26

在溶液中加入足量過氧化氫，隨抗體附著在電極上的那部分辣根過氧化物酶就會氧化過氧化氫，產生與其數量成正比的陰極電流。

黃曲霉毒素的檢測

●

1級致癌物，是一種劇毒物質，毒性是氰化鉀的10倍，是砒霜的68倍。

●對肝臟有破壞作用。2011年“蒙牛事件”黃曲霉毒素

三聚氰胺的檢測

●

又稱蛋白精，是一種化工原料。

2008年“三鹿事件”三聚氰胺青霉素的檢測食品中常見的致病菌還有金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、致病性鏈球菌、志賀菌等。31四、光纖免疫傳感器

在光纖上固定相應的Ab，待檢測的物質即相應的Ag與Ab結合，形成AgAb復合物時，可得到一個穩定的光信號，依據光信號的大小與底物濃度的函數關系，得到底物的濃度，一般情況下光信號大小與底物濃度成正比。光纖傳感器的分類：

按照換能器能量轉換方式的不同，分為化學發光型、光吸收型、熒光猝滅型、指示劑型和生物發光型。33圖光纖化學發光免疫傳感器原理34五、壓電晶體免疫傳感器

壓電晶體免疫傳感器是最常見的一種質量測量式免疫傳感器。

35壓電晶體免疫傳感器原理36

(1)微生物的檢測

白色念珠菌是第一個報道用壓電微質量法檢測的微生物。

用硅烷化試劑處理晶體后，然后用戊二醛交聯特異性抗體。檢測時，進入還有白色念珠菌的樣品溶液中，晶體質量增加，頻率下降。37（2）蛋