免疫传感器的工作原理详解

免疫传感器是基于亲和作用,将特异性免疫反应与相应的信号转换技术结合起来,用以监测抗原-抗体反应的生物传感器,已逐渐在许多领域得到快速发展和广泛应用。免疫传感器的一般工作原理:固定在换能器上的抗体(抗原)对样品介质中的抗原(抗体)进行特异性免疫识别,并且产生随分析物浓度的变化而变化的分析信号。在抗体的不同区域和抗原决定簇之间的高特异性反应主要包括疏水力、静电作用力以及氢键作用力这几种不同类型的作用力。抗体-抗原之间的作用力是可逆的,由于抗体和抗原之间的作用力相对较弱,形成的免疫复合物的解离主要取决于其反应的环境(如介质pH和离子强度等)。抗体和抗原之间的结合强度通常用亲和常数K 表征,K 的数值通常在5×104～1×1012 L/mol。抗体和抗原之间的这种高亲和性和高特异性的结合反应决定了免疫传感器具有独一无二的特征:专一性和选择性。

一般来讲,免疫传感器的设计主要包括三个独立却又紧密联系的部分:生物识别要素部分、电子线路部分和物化换能器部分。通常作为生物识别要素的有抗体或抗体衍生物(抗原或半抗原),其直接固定在物化换能器上或者与换能器紧密相连,用来识别生物分子。这种识别反应决定了换能器装置的高选择性和灵敏性。电子线路用于放大或数字化由换能器装置输出的物理化学信号,如电化学(电势、阻抗、电容、电导、安培)、光学(荧光、折射率、发光)及微重量分析等信号。一个理想的免疫传感器应该具有以下能力。

(1)检测和定量抗原(抗体)的能力。

(2)在没有外加试剂时转化免疫结合结果的能力。(www.xing528.com)

(3)在同一装置上测量重现的能力。

(4)对实际样品特异性结合的抗体的检测能力。

由于免疫细胞是传感器的信号变换部位,因此免疫细胞的特性决定了免疫传感器具有极好的选择性和灵敏度,同时还具有噪声低、反应时间短、重复性好、节省检测样品的优点。与传统的耗时、高费用、手续烦琐的检测方法相比,免疫传感器是一种准确、快速、高效、自动化的崭新检测方法,具有很大的应用潜力。