基于金属有机框架的新型酶标抗体制备及其免疫分析研究

论文摘要

近年来,酶联免疫吸附测定（ELISA）已被广泛应用于生物医学领域。但是,ELISA在实际应用过程中仍然存在一些不可避免的缺点,特别是以共价结合法制备酶标抗体这一环节。金属有机框架（MOFs）因其具有比表面积大,孔隙高以及结构可调节等优点,已被广泛应用于气体储存、气体吸附、药物递送等领域。本论文结合MOF优秀的载体性能,发展了一系列新型的酶标抗体,并探讨了它们在免疫分析中的应用。主要工作如下:（1）以铜基金属有机框架（Cu-MOF）为载体,利用共沉淀法制备了负载有兔抗鼠免疫球蛋白G抗体（RIgG）的酶标抗体（RIgG@Cu-MOF）。研究发现,RIgG对其抗原的特异识别性能和效率不会受Cu-MOF的影响。不仅如此,与辣根过氧化物酶标记的RIgG（HRP-RIgG）相比,RIgG@Cu-MOF还具有更好的生物和化学稳定性,并能够在室温下进行长期储存。在此基础上,结合Cu-MOF的过氧化物模拟酶的催化活性,RIgG@Cu-MOF可以实现在比色免疫分析中的应用。在免疫分析中,我们发现Cu-MOF可以放大检测信号,提高检测灵敏度,检出限约为0.3 ng/mL,比HRP-RIgG低3倍。因此,制备基于MOF的新型酶标抗体并应用于比色免疫分析是可行的。（2）上述工作表明MOF可以作为载体,与抗体原位结合。但是,与自然酶相比,模拟酶的催化活性与选择性相对较差。因此在上述工作基础上,我们利用Zn-MOF为载体,将Zn-MOF,CEA抗体（anti-CEA）和碱性磷酸酶（ALP）通过原位融合,形成一种新型酶标抗体（anti-CEA&ALP@Zn-MOF）。结果表明,此方法可以同时实现酶的催化和抗体特异识别的双功能。一方面我们发现,与游离ALP相比,Zn-MOF不仅不会影响融合ALP的活性,而且它还能提高ALP在高温和有机溶剂等极端条件下的稳定性。同时,由于Zn-MOF对酶底物的限域效应,ALP的催化效率显著提高。另一方面,研究表明,融合的anti-CEA仍具有与游离抗体相当的识别能力和效率。基于此,我们利用anti-CEA&ALP@Zn-MOF作为检测抗体,同时结合phen-Fe2+反应体系,对CEA抗原进行了比色免疫分析。由于ALP和抗坏血酸的级联放大效应,该传感体系的检测限能达到22.7 pg/mL,并实现了血清中CEA抗原的高灵敏检测。（3）在MOF不影响抗体识别性能的基础上,我们不但利用葡萄糖氧化酶（GOx）改善模拟酶（Fe-MOF）的选择性,而且进一步结合它的催化性能和限域效应,构建了一种可在限域环境中实现信号级联放大的新型酶标抗体。利用自组装方法,将前列腺特异性抗原抗体（anti-PSA）和GOx融合于具有过氧化物模拟酶活性的Fe-MOF载体中,制得具有双功能的新型酶标抗体（anti-PSA&GOx@Fe-MOF）。研究发现,与游离GOx和Fe-MOF体系相比,GOx@Fe-MOF不仅具有更高的催化活性,而且由于Fe-MOF的保护作用,还具有更高的生物和化学稳定性。更重要的是,由于Fe-MOF的限域效应,anti-PSA&GOx@Fe-MOF在作为检测抗体时,PSA抗原的灵敏度会得到极大地提高,检测限可达到1.5 pg/mL。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 酶联免疫吸附分析法（ELISA）
•     1.1.1 ELISA的基本原理
•     1.1.2 ELISA的主要类型
•     1.1.3 ELISA的特点及局限性
•   1.2 纳米材料在ELISA中的应用
•     1.2.1 免疫检测方法的分类
•     1.2.2 纳米材料在比色免疫中的功能
•   1.3 金属有机框架材料（MOFs）
•     1.3.1 MOFs的研究背景
•     1.3.2 MOFs的特点与功能
•     1.3.3 MOFs的应用前景
•   1.4 本论文的研究目的和主要内容
• 第二章 基于催化性金属有机框架整合抗体的比色免疫分析
•   2.1 前言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 材料与试剂
•     2.2.2 实验仪器
•     2.2.3 Cu-MOF和RIgG@Cu-MOF的合成
•     2.2.4 Cu-MOF过氧化物模拟酶活性
•     2.2.5 基于RIgG@Cu-MOF的比色免疫实验
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 Cu-MOF的表征
•     2.3.2 Cu-MOF催化性能
•     2.3.3 RIgG@Cu-MOF的表征
•     2.3.4 免疫实验的可行性
•     2.3.5 免疫条件优化
•     2.3.6 RIgG@Cu-MOF传感性能
•     2.3.7 RIgG@Cu-MOF稳定性
•     2.3.8 血清中IgG的检测
•   2.4 结论
• 第三章 基于酶和抗体共整合的金属有机框架的免疫传感研究
•   3.1 前言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 材料和试剂
•     3.2.2 实验仪器
•     3.2.3 Zn-MOF及anti-CEA&ALP@Zn-MOF的合成
•     3.2.4 固定化ALP的活性测定
•     3.2.5 基于anti-CEA&ALP@Zn-MOF的比色免疫实验
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 反应原理的可行性
•     3.3.2 级联反应的研究
•     3.3.3 ALP@Zn-MOF的制备与表征
•     3.3.4 固定化ALP的活性测定
•     3.3.5 anti-CEA&ALP@Zn-MOF的制备及免疫实验的可行性
•     3.3.6 anti-CEA&ALP@Zn-MOF的传感性能
•     3.3.7 血清中CEA的检测
•   3.4 结论
• 第四章 基于金属有机框架的限域级联反应的比色免疫传感
•   4.1 前言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 材料和试剂
•     4.2.2 实验仪器
•     4.2.3 Fe-MOF及基于Fe-MOF复合物的合成
•     4.2.4 固定化GOx的活性测定
•     4.2.5 基于anti-PSA&GOx@Fe-MOF的比色免疫实验
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 Fe-MOF的过氧化物模拟酶活性
•     4.3.2 GOx的固定化
•     4.3.3 anti-PSA&GOx@Fe-MOF的制备及免疫实验的可行性
•     4.3.4 anti-PSA&GOx@Fe-MOF的传感性能
•     4.3.5 血清中PSA的检测
•   4.4 结论
• 论文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王彩红

导师: 谭宏亮

关键词: 金属有机框架,酶标抗体,免疫分析,比色,级联催化反应,限域效应,双功能

来源: 江西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,化学

单位: 江西师范大学

基金: 国家自然科学基金(No:21765010)

分类号: O641.4;Q503

总页数: 82

文件大小: 6409K

下载量: 168