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		發(fā)展電化學(xué)免疫傳感器的方法

　　在國家傳感器研究中心的一個(gè)研究小組（國家科學(xué)研究委員會(huì)），在愛爾蘭都柏林城市大學(xué)的基礎(chǔ)（都柏林，愛爾蘭），已經(jīng)開發(fā)一種技術(shù)，可以讓用戶得到一個(gè)電化學(xué)免疫傳感器檢測(cè)定量分析信息。一個(gè)技術(shù)的主要特點(diǎn)是低成本，一次性使用，絲網(wǎng)印刷電極作為傳感器平臺(tái)，具有高導(dǎo)電聚合物層和生物識(shí)別分子如抗體修飾。測(cè)量是在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的傳統(tǒng)方式進(jìn)行基礎(chǔ)免疫抑制或涉及被測(cè)分析物和過氧化物酶標(biāo)記的模擬。在過氧化氫底物存在下，過氧化物酶結(jié)合在表面?zhèn)鲗?dǎo)信號(hào)電極通過電子流（見圖1）。該系統(tǒng)具有從其他類似技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵性的差異。

　　首先，該修飾電極表面與固定抗體進(jìn)行了優(yōu)化，得到的表面，不需要額外的阻斷治療。第二，在電極表面附近的未結(jié)合的過氧化物酶標(biāo)記不存在的電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。沒有分離步驟需要進(jìn)行，允許單步免疫診斷測(cè)量的前景。第三，因?yàn)椴恍枰蛛x步驟，結(jié)合的相互作用可以實(shí)時(shí)監(jiān)控。用流動(dòng)注射系統(tǒng)和環(huán)境測(cè)量的概念，測(cè)量可以在一個(gè)單一的傳感器表面進(jìn)行，包括校準(zhǔn)和樣品的測(cè)量，在幾秒鐘的事。這些性能，該系統(tǒng)是以定量診斷測(cè)量原位應(yīng)用的范圍內(nèi)的一個(gè)潛在的技術(shù)。

　　電化學(xué)免疫傳感器利用聚苯胺，用合適的摻雜劑的添加。該導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)沉積到電極表面。生物分子可以通過靜電作用固定，從而有效的電子轉(zhuǎn)移過程。聚合物的電沉積是將它們的最好方法。然而，這種方法限制速率的設(shè)備可以產(chǎn)生。研究小組在導(dǎo)電涂料的發(fā)展能夠與電化學(xué)沉積技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制劑物理沉積。

　　一個(gè)有前途的方法，導(dǎo)電聚合物納米粒子的使用，目前正在開發(fā)的智能聚合物研究院在臥龍崗大學(xué)（新南威爾士州，澳大利亞）。這些納米粒子具有改進(jìn)的加工性能與致癌的本體溶液相比，單體苯胺。它們的納米級(jí)還允許超薄薄膜被沉積到電極。這種控制薄膜的聚合物層的有效的行為是必要的（例如，電導(dǎo)，電子遷移率，生物分子固定化質(zhì)量）。12電影也高通量過程如噴墨印刷可能適合。

　　辣根過氧化物酶與電極之間的電子轉(zhuǎn)移是有效的使用導(dǎo)電聚合物納米粒子。研究還表明，結(jié)合的過氧化物酶在電極表面的抗體介導(dǎo)的電子傳遞。13雖然還需要了解的過程的更多信息，似乎明顯的是，分子間的距離是很重要的。的酶電極表面足夠接近是必不可少的，并引入任何額外的距離酶的活性位點(diǎn)和電極表面之間的電子傳遞效率降低。該抗體的大小和電極上的取向可能也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。研究團(tuán)隊(duì)，與愛爾蘭都柏林城市大學(xué)生物技術(shù)在學(xué)校的合作，這是調(diào)查采用較小的抗體片段（例如，單鏈抗體）和發(fā)展的方法來定位在電極表面的重組抗體片段。

　　特征的抗體修飾導(dǎo)電聚合物的表面都經(jīng)過精心優(yōu)化。用于固定化的抗體溶液控制可能導(dǎo)致具有優(yōu)良的抗干擾性能的表面。在理想的濃度，抗體沉積在一個(gè)單層或亞單層。這個(gè)過程中最大限度地捕獲試劑用量對(duì)表面，最大限度地減少擁擠的表面抑制電子轉(zhuǎn)移，并防止非特異性相互作用與溶液酶材料。表面的單層膜的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征和比色法。14最近的研究利用金標(biāo)抗體和掃描電化學(xué)顯微鏡在電極表面的抗體確認(rèn)這個(gè)分布（見圖2）。

　　阿特拉津免疫傳感器上面描述的平臺(tái)已采取幾種分析物的定量測(cè)量。初始測(cè)量用生物素作為模型的分析。15測(cè)量被擴(kuò)展到分析莠去津。在這種配置的系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是，電極只能用于單次測(cè)量。極間變異意味著錯(cuò)誤比預(yù)期的要大得多，使標(biāo)定困難。此外，免疫檢測(cè)是采用傳統(tǒng)的序貫培養(yǎng)法進(jìn)行。

　　然而，在一個(gè)流動(dòng)注射系統(tǒng)相結(jié)合，在過氧化物酶標(biāo)記的抗原的存在和過氧化氫的底物，該抗體共軛的相互作用可以實(shí)時(shí)測(cè)量。16這樣一個(gè)概念上的突破，檢測(cè)組件現(xiàn)在可以在一個(gè)方便的方式處理。所有的免疫成分（即，無物，過氧化物酶共軛，基板）可以同時(shí)施加到傳感器的表面，和一個(gè)比例響應(yīng)可以來自直接（參見圖3）。

　　執(zhí)行對(duì)電極上的一個(gè)單一的測(cè)量仍然沒有解決法標(biāo)定問題。在免疫測(cè)定中，很大比例的測(cè)定是致力于建立測(cè)量校準(zhǔn)。這也是必要的電化學(xué)免疫傳感器。然而，抗體結(jié)合的一個(gè)重要現(xiàn)象尚未開發(fā)。大眾運(yùn)輸–有限的抗原抗體結(jié)合在一個(gè)有限的表面產(chǎn)生的飽和結(jié)合曲線。在這個(gè)結(jié)合過程的早期階段，結(jié)合率與時(shí)間的關(guān)系是線性的。只要測(cè)量線性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，理論上可以在一個(gè)單一的表面進(jìn)行，這將允許校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)和樣品是在一個(gè)單一的電極表面分析.

　　這種現(xiàn)象是與傳感器使用單鏈抗體片段對(duì)莠去津，是由測(cè)試凝有限公司（阿伯丁，蘇格蘭）。它是可能的應(yīng)用至少四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單電極和推導(dǎo)出一個(gè)基于結(jié)合相互作用的速率線性校準(zhǔn)曲線（參見圖5）。標(biāo)準(zhǔn)間的變異小于1.5%，并測(cè)定可在約150秒。17這種方法也被生物技術(shù)在愛爾蘭都柏林城市大學(xué)學(xué)校測(cè)試，那里的研究人員應(yīng)用原理，光學(xué)傳感器裝置和發(fā)現(xiàn)至少15的測(cè)量可以在一個(gè)單一的，不可再生的芯片表面。這個(gè)原理可提高檢測(cè)的吞吐量和允許的芯片表面延伸的使用，收益的時(shí)間和成本。

　　電化學(xué)免疫傳感器平臺(tái)已經(jīng)達(dá)到的水平的成熟，它已準(zhǔn)備好的商業(yè)發(fā)展。這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)為期三年的科技發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)啟動(dòng)了愛爾蘭企業(yè)開發(fā)一個(gè)獨(dú)立的一次性裝置，可以允許定量診斷測(cè)量。的國家科學(xué)研究委員會(huì)繼續(xù)發(fā)展的方式來提高修飾電極的表面質(zhì)量的生產(chǎn)采用了一系列的材料配方和沉積技術(shù)。的國家科學(xué)研究委員會(huì)也在尋找在納米材料和納米結(jié)構(gòu)的技術(shù)來進(jìn)一步改進(jìn)電子傳導(dǎo)過程用于檢測(cè)抗原抗體相互作用。

　　推薦信

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