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目的:
对自行研制的压电石英生物传感器检测平台及其分析软件进行改进,并选择合适的核酸探针固定方法将适配子固定在传感器金膜表面,以此建立适配子型压电传感器阵列,检测人免疫球蛋白E,对适配子型压电石英传感器的各项参数进行初步探索。
方法
1.利用精细微加工法制作石英晶体,在其表面光刻金膜电极,石英晶体AT切型、13×13mm、基频10MHz、金膜电极直径4.0mm,与检测池组装后形成传感器检测单元,传感器检测单元在检测仪上构成2×5型拔插式传感器阵列。频率记录分析软件从PESA-2.0升级到PESA-4.0,新软件采用Visual C++语言设计,增加多项功能使其更适用于实验研究和临床检测的需要。对构建好的压电传感器检测平台进行气液相稳定性实验及阵列检测稳定性实验。
2.用3,3-二巯基丙酸自组装方法将亲和素固定在压电石英晶体传感器金膜表面,通过压电石英传感器频率变化反映亲和素固定效果,比较不同浓度、不同pH 值条件下亲和素固定引起的频率变化,经SPSS软件进行单因素分析选择最佳固定条件。
3.用巯基固定法及生物素-亲和素固定法将针对人IgE的适配子探针固定在压电传感器的金膜表面,通过压电传感器对适配子与IgE的反应进行实时监测,观察不同浓度IgE的反应趋势及所引起的频率变化,经独立样本T检验确定两种方法的优劣。
4.用生物素一亲和素法固定IgE适配子对不同浓度IgE进行检测,获得IgE检测标准曲线,以PBS空白对照三倍标准差反查检测标准曲线,得到最低检出限。通过检测BSA、IgG、IgE非特异信号,并与特异性信号相比较对适配子检测的特异性进行检验。分别用HCL、NaOH、EDTA、尿素、甲酰胺五种试剂对适配子芯片进行再生实验,选取较好再生试剂。将固定好的适配子芯片保存在PBS缓冲液(0.1%叠氮钠)中,对芯片的保存时间进行测定。
结果
1.AT切型石英晶体液相起振能力强、频率稳定适合压电生物传感器检测要求,传感器组装后,气、液相检测稳定性好,调稳后10分钟内气相频率变化不超过±lHz、液相不超过±2Hz。
2.构建的传感器阵列,单个传感器拔插对阵列中其它传感器无明显影响,多通道同时检测稳定性好无相互干扰,传感器阵列稳定性达到实验要求。
3.为了满足临床检测的需要,新编PESA-4.0软件增加了如病人信息录入、历史结果查阅、曲线拟合、定标等多项功能,其中频率自动更新和图像编辑等功能的添加对实验室研究也有较大帮助。
4.经单因素方差分析,磷酸盐缓冲液pH值为6.2时亲和素固定引起的频率变化与pH5.8、pH6.6时并无明显差异(P>0.05),但pH值为6.2时频率下降有最大均值,应用pH7.0、pH7.4溶液进行亲和素固定时频率改变显著减小(P<0.01),浓度为0.2 mg/ml时亲和素固定已达饱和。
5.两种方法固定适配子对IgE进行检测,巯基法明显不适合于适配子探针固定,表现在对IgE检测实时监测反应趋势不明显,低浓度检测信号响应差,线性范围窄,同浓度检测重复性差;与巯基法相比,经优化的亲和素法对适配子探针固定效果好,检测结果显示在上述各个方面均优于巯基法。
6.亲和素法固定适配子对IgE进行检测,最低检出限0.055mg/L,线性范围0.1-2.5mg/L,非特异性信号响应小,不超过同浓度特异性信号的5%。用EDTA对适配子芯片进行再生效果最好,重复检测五次后芯片响应信号仍在第一次检测的90%以上,此外HCL也可对适配子芯片重复利用三次。固定好的适配子芯片在加入防腐剂的结合缓冲液中可长期保存,保存21天后信号响应无明显下降。
结论
1.构建的压电生物传感器检测阵列在液相中起振能力强,多通道检测频率稳定相互无影响,可以应用于包括适配子在内的多种识别分子检测。为临床检测开发的PESA-4.0分析软件对实验研究也有较大帮助。
2.选用pH 6.2的0.2 mg/ml亲和素进行压电石英晶体传感器金膜修饰效果最好。
3.由于适配子检测与普通核酸探针检测存在差异,在普通探针固定中效果较好的巯基法明显不适合于适配子探针固定,生物素-亲和素法是压电传感器金膜表面适配子固定的理想方法。
4.适配子压电传感器检测取得了较好的结果,检出限低且非特异性信号小,显示该平台在蛋白检测中有较好的应用前景。
5.与抗体压电传感器相比较,适配子压电传感器有一定优势,适配子芯片成本更低,再生能力强,固定好的芯片保存时间长,体现出适配子检测的优越性。