影響蛋白與硝酸纖維素膜結(jié)合的四個主要方面
瀏覽次數(shù):5626 發(fā)布日期:2011-12-30
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影響蛋白與硝酸纖維素膜結(jié)合的四個主要方面
1、用于溶解捕獲試劑的緩沖液
2、膜本身
3、捕獲試劑本身
4、蛋白結(jié)合時的周圍環(huán)境(主要指濕度)
緩沖液的使用
合適的緩沖液必需能夠溶解捕獲蛋白以達到應(yīng)用所需濃度,并能保持穩(wěn)定(換言之,即溶解蛋白并維持其結(jié)合能力)。要獲得最佳的結(jié)合意味著創(chuàng)造利于蛋白分散于固相的最佳條件。隨著捕獲蛋白不同,蛋白與膜結(jié)合的優(yōu)化條件也有所不同。緩沖液中捕獲線的使用必需要求溶解其中的蛋白達到合適的濃度。如果濃度過低,將無法在捕獲線處捕獲足夠的蛋白。蛋白若形成沉淀,將阻礙膜上的孔隙從而導(dǎo)致樣品經(jīng)過測試條的測試區(qū)域時出現(xiàn)不規(guī)則的流動。沉淀也可能阻塞儀器管道和孔洞從而損壞儀器裝置。盡管去穩(wěn)定劑和共沉淀劑可利于蛋白在固相表面的分布,但必需在一開始就找到合適的蛋白溶劑。pH值和離子濃度是需要進行優(yōu)化的兩個重要參數(shù)。
pH水平
緩沖液中pH水平在很大程度上會影響蛋白與膜的結(jié)合。由于NC膜無酸性質(zhì)子,因此調(diào)節(jié)pH時僅僅能改變的是蛋白的性質(zhì)。蛋白質(zhì)的溶解度在其等電點(pI)時最小。過大或過小的pH值可使蛋白發(fā)生變性,使其結(jié)合特性發(fā)生巨大改變,甚至產(chǎn)生聚集及析出沉淀。綜上原則,在探索使蛋白溶液能在固相中理想分布的條件時,對于檢測線最理想的緩沖液條件是其pH值等于或接近pI的時候。
常用的緩沖系統(tǒng)有磷酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽和Tris鹽緩沖液。值得注意的是,側(cè)向流檢測應(yīng)用時捕獲分子在膜上需被干燥,這意味著緩沖液所有組分,除可揮發(fā)成分外,都需在膜上干燥。這就使得可揮發(fā)的緩沖液如醋酸銨或碳酸銨特別受青睞。但高濃度的伯銨(例如來自Tris緩沖液)可導(dǎo)致捕獲蛋白中酸性氨基酸殘基(谷氨酸、天冬氨酸)與緩沖離子氨基間形成鹽橋,從而遮蓋住結(jié)合位點。
離子濃度
電解質(zhì)溶液中離子的解離可降低蛋白-蛋白之間的相互作用力,因此在特定離子濃度范圍內(nèi)溶液中蛋白溶解度顯著增強(鹽溶效應(yīng))。而過高離子強度則相反(鹽析效應(yīng))。這是因為此時大量的溶解離子占據(jù)越來越多的水分子,導(dǎo)致蛋白分子周圍溶解層塌陷,蛋白分子相互作用,從而形成聚集和沉淀。根據(jù)這一原則,蛋白應(yīng)在應(yīng)用緩沖液中進行溶解,同時還應(yīng)使其保持在利于膜固相分布的環(huán)境中。利用鹽析效應(yīng)可以合理的降低溶液中分子的穩(wěn)定性。然而,某些鹽如硫酸銨能使蛋白溶液穩(wěn)定化降低,控制的難度也有所上升。鹽濃度的小的變化(如蒸發(fā)導(dǎo)致的)會嚴重影響沉淀的程度。除此之外,使用這些類型的緩沖液干燥后還會將大量的鹽引進膜系統(tǒng)中,從而嚴重干擾整個測試。最大眾的意見是使緩沖液中的離子強度盡可能地低,以減少鹽溶效應(yīng)。緩沖鹽(PBS,TBS)通常不被推薦。
膜的影響
膜孔徑的大小決定膜的內(nèi)表面積,而膜內(nèi)表面積影響蛋白結(jié)合以及總結(jié)和能力。膜孔徑越小蛋白結(jié)和能力越高。除此之外,由于測試開始后捕獲試劑發(fā)生擴散,故而孔徑的大小可以影響檢測線的外觀。在側(cè)向流速高的膜中,蛋白從應(yīng)用區(qū)域開始出現(xiàn)快速彌散,形成更寬更彌散的線。對所有膜而言,結(jié)合在膜的深部的捕獲試劑無法產(chǎn)生信號,僅有的例外是染料結(jié)合物,在硝酸纖維素膜下10μm時仍可見。膜孔徑越大,捕獲蛋白在膜中的彌散百分比就可能越大。如果檢測試劑是磁珠,則不需考慮上述情況。因為處于檢測線的顆粒物質(zhì),無論其在膜中的位置如何,都可產(chǎn)生信號。對于表面積恒定的膜系列,蛋白結(jié)合的水平僅與聚合物類型以及影響膜表面能的處理試劑有關(guān)。用于膜生產(chǎn)的原料聚合物雖然可從不同的供貨商處購買得到,但每種來源的材料性能有略微的差異。硝酸纖維素是由纖維素酯化生成,因此是一種基于天然的產(chǎn)品。另外,不同膜生產(chǎn)商對膜的處理方法不同,對產(chǎn)品研發(fā)者而言,比較可取的做法是安排一些實驗對可能用于測試的各種膜的蛋白結(jié)合性能進行評估。蛋白結(jié)合能力的范圍也應(yīng)包含在檢測試紙條使用的膜說明書中。
捕獲試劑
用于免疫實驗的經(jīng)典捕獲試劑是抗體,大部分是IgG。盡管如此,仍然沒有兩種完全相同的捕獲試劑存在。優(yōu)化結(jié)合最為直接的辦法就是采用單克隆抗體作為捕獲試劑。多克隆抗體由于蛋白成分的不純使得整個優(yōu)化變得更難控制。每個亞群在優(yōu)化的條件上可有些許不同。IgA或IgM由于其結(jié)構(gòu)或空間上的潛在問題,其優(yōu)化的難度可能更大。除抗體以外的捕獲蛋白,由于其化學性質(zhì)或分子量大小等原因,優(yōu)化的困難加大。一般說來,分子量越大的蛋白質(zhì)與表面的結(jié)合越牢固。制備產(chǎn)品中其他的蛋白雜質(zhì)以及載體蛋白將與捕獲抗體競爭與表面的結(jié)合。通常,NC膜的蛋白結(jié)合能力超過需要進行固定的捕獲蛋白的數(shù)量。但是在制備中,當測試線的捕獲分子比率過低,實驗將無法進行。
環(huán)境濕度的影響
硝酸纖維素膜極易受環(huán)境影響,干燥的環(huán)境可使得膜疏水性增強。低環(huán)境濕度對膜產(chǎn)生顯著的影響,使得膜產(chǎn)生相當多的靜電。特別是對于無背襯的膜來說,不僅處理困難,而且容易吸附塵埃顆粒,在不損傷膜的情況下這些灰塵幾乎無法被清除。在加入捕獲試劑時,低濕度將會對測試線結(jié)果產(chǎn)生重大影響,特別是使用無接觸應(yīng)用系統(tǒng)時尤為明顯。在低濕度時水滴灑濺在膜上,由于其本身攜帶負電荷而遭到排斥,從而產(chǎn)生“衛(wèi)星點”。在極端情況下,由于大多數(shù)的水滴無法沿直線行進,因此無法形成連續(xù)的線。而極高的環(huán)境濕度下蛋白樣品快速流動,形成較寬或彌散的捕獲線。盡管大多數(shù)有經(jīng)驗的測試研發(fā)人員都有自己一套最佳的濕度范圍,但公認最佳的濕度在50%RH左右(18-22°C正常室溫下40-60%)。建議在噴劃捕獲帶前讓膜在空氣中達到平衡,而平衡需要的時間應(yīng)通過實驗研究決定。