6、免疫傳感器：免疫傳感器是以抗體或抗原為生物敏感部件的生物傳感器

生物傳感器包括一個(gè)有特殊生物反應(yīng)的生物敏感部件和一個(gè)能將反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。第一代生物傳感器是將固定了生物活性物質(zhì)(如酶等)的膜(如半透膜等)覆被在電化學(xué)電極上形成的；第二代生物傳感器是將人工合成的媒介體與生物活性物質(zhì)摻和后直接吸附或共價(jià)結(jié)合到轉(zhuǎn)換器表面形成的；第三代生物傳感器是將生物活性物質(zhì)直接固定在電子元件(如半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)上形成的，因?yàn)榭梢灾苯痈兄头糯蠼缑嫖镔|(zhì)的變化，把生物識(shí)別與信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)合在一起。由于生物傳感器的高度自動(dòng)化、微型化與集成化，在生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋、軍事等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，特別適合于現(xiàn)場(chǎng)和原位監(jiān)測(cè)。以乙酰膽堿酯酶和抗原抗體為生物敏感材料的生物傳感器在農(nóng)藥殘留免疫分析和污染監(jiān)測(cè)中具有較好的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。

免疫傳感器根據(jù)是否使用標(biāo)記物分為標(biāo)記型免疫傳感器和非標(biāo)記型免疫傳感器。標(biāo)記型免疫傳感器利用標(biāo)記物將免疫反應(yīng)信號(hào)放大(如酶促顯色反應(yīng))或利用標(biāo)記物信號(hào)強(qiáng)度的變化(如熒光增強(qiáng)、熒光猝滅等)對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。非標(biāo)記型免疫傳感器不用任何標(biāo)記物，直接利用抗原抗體反應(yīng)所產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)(如介電常數(shù)、電導(dǎo)率、膜電位等)、光信號(hào)(如折射、反射、透射等)等參數(shù)的變化對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的不同，免疫傳感器分為電化學(xué)免疫傳感器、壓電晶體免疫傳感器、熱敏免疫傳感器、光學(xué)免疫傳感器、半導(dǎo)體免疫傳感器、微懸臂免疫傳感器、免疫芯片等。

(1)電化學(xué)免疫傳感器：電化學(xué)免疫傳感器分電位型、電流型和電容型。電位型免疫傳感器主要指響應(yīng)抗原抗體反應(yīng)引起的跨膜電位變化和電極電位變化的免疫電極。電流型免疫傳感器通常是指在恒壓條件下，檢測(cè)抗體或(抗原)上標(biāo)記的酶催化底物發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的電極。電容型免疫傳感器是建立在雙電層理論上的一種傳感技術(shù)。在給定電勢(shì)下，當(dāng)表面修飾有電絕緣膜的金屬(或半導(dǎo)體)電極插入待測(cè)溶液中時(shí)，在電極與溶液界面形成一個(gè)類似的電容器，能夠儲(chǔ)存一定的電荷。以修飾有抗原或抗體的電絕緣膜制備電容型免疫傳感器，將這種傳感器插入待測(cè)溶液中，抗原抗體反應(yīng)改變了電絕緣膜的介電常數(shù)，從而使傳感器的電容發(fā)生變化，其變化程度與待測(cè)物的量在一定范圍內(nèi)線性相關(guān)。

(2)壓電晶體免疫傳感器：壓電晶體免疫傳感器是將抗原(或抗體)修飾在壓電晶體上制成的。在壓電晶體表面，抗原抗體復(fù)合物的形成引起質(zhì)量或聲波的改變，通過(guò)壓電晶體將質(zhì)量信號(hào)或聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。

(3)熱敏免疫傳感器：熱敏免疫傳感器是將抗體(或抗原)固定在含熱敏電阻的材料上制成的，一般用在酶免疫等具有反應(yīng)熱變化的檢測(cè)中。在與抗原抗體反應(yīng)相關(guān)的酶促催化反應(yīng)發(fā)生時(shí)，可產(chǎn)生20～100 kJ/mol的熱量，導(dǎo)致熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，從而引起與熱敏電阻相關(guān)的電路中電流的變化，依此對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。

(4)光學(xué)免疫傳感器：光學(xué)免疫傳感器是將免疫反應(yīng)與光信號(hào)變化檢測(cè)相結(jié)合的傳感器件。標(biāo)記型光學(xué)免疫傳感器一般用酶或熒光材料作標(biāo)記物。在酶免疫分析中，通過(guò)測(cè)定酶促顯色反應(yīng)的強(qiáng)度(吸光度)對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，在熒光免疫分析中通過(guò)測(cè)定熒光強(qiáng)度的變化對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。非標(biāo)記型光學(xué)免疫傳感器是光學(xué)免疫傳感器的主體。將抗體(或抗原)固定在玻璃、光纖等材料表面，抗原抗體反應(yīng)導(dǎo)致光的折射率、反射角、透射率等發(fā)生變化，這些變化通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。在光學(xué)免疫傳感器中，光導(dǎo)纖維免疫傳感器具有體積小、光傳輸效率和傳輸密度高、環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力強(qiáng)、不需要參比信號(hào)、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，成為光學(xué)免疫傳感器研究的熱點(diǎn)和前沿之一。

(5)半導(dǎo)體免疫傳感器：半導(dǎo)體免疫傳感器是由生物識(shí)別單元(抗原一抗體)與半導(dǎo)體器件(通常是場(chǎng)效應(yīng)晶體管)相結(jié)合研制而成，可以直接響應(yīng)免疫反應(yīng)引起的電信號(hào)(電流、電容)的變化，從而對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。

(6)微懸臂免疫傳感器：微懸臂免疫傳感器是將抗體(或抗原)固定在具有納米金涂層的微懸臂表面，抗原抗體反應(yīng)的發(fā)生導(dǎo)致微懸臂表面性質(zhì)的變化而使微懸臂發(fā)生形變，從而導(dǎo)致與微懸臂相關(guān)的光學(xué)(如反射、折射等)信號(hào)的變化，依此對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行檢測(cè)。

目前在農(nóng)藥殘留分析方面，免疫傳感器的研究尚局限于檢測(cè)三嗪類除草劑等少數(shù)農(nóng)藥，如研ennan等人研制了用于檢測(cè)阿特拉津的電化學(xué)免疫傳感器，Yokoyama等人研制了用于檢測(cè)阿特拉津等的壓電晶體免疫傳感器，Kroger等人研制了用于檢測(cè)2，4-滴的電流免疫傳感器，Minunni等人研制了用于檢測(cè)阿特拉津的表面等離子體共振(surface plasmonresonance，SPR)免疫傳感器等。

7、免疫芯片：免疫芯片(immuno chip)是指將抗原(或抗體)用適當(dāng)方法固定在微小片基(如硅片等)上形成的抗原(或抗體)點(diǎn)陣陣列器件。陣列各點(diǎn)可以同時(shí)進(jìn)行非均相(競(jìng)爭(zhēng)或非競(jìng)爭(zhēng))標(biāo)記型免疫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后洗滌去除游離物，用共聚焦熒光(熒光標(biāo)記)顯微掃描、電荷耦合元件(charged-coupled device，CCD)成像法進(jìn)行檢測(cè)。免疫芯片的研究與開(kāi)發(fā)，為高通量免疫分析開(kāi)辟了一個(gè)重要途徑。

三、農(nóng)藥免疫分析技術(shù)的建立與應(yīng)用

建立農(nóng)藥免疫分析技術(shù)的基本程序包括半抗原和抗原的合成、抗體的制備與分離純化、半抗原或抗體的標(biāo)記、免疫分析技術(shù)的建立和條件優(yōu)化等。

(一)半抗原的合成

農(nóng)藥半抗原通常是指能耦聯(lián)在分子質(zhì)量大的載體(通常為蛋白質(zhì))上作為抗原決定簇、并具有反應(yīng)原性的農(nóng)藥及其衍生物。農(nóng)藥半抗原必須具備3個(gè)基本要素，一是農(nóng)藥半抗原的自身結(jié)構(gòu)應(yīng)有一定的復(fù)雜性，能夠被免疫活性細(xì)胞所識(shí)別；二是保持目標(biāo)分析農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)(包括立體結(jié)構(gòu))特征；三是分子中具有可與載體蛋白質(zhì)結(jié)合的活性基團(tuán)(如羧基、氨基、羥基等)。有些農(nóng)藥分子中含有可與載體蛋白質(zhì)耦聯(lián)的活性基團(tuán)，如苯氧羧酸類農(nóng)藥2，4-滴、2，4-滴丁酸。有些農(nóng)藥需要經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生活性基團(tuán)，如硝基可還原成氨基、氰基可水解成羧基、鹵素被堿解為羥基等。為了使目標(biāo)分析農(nóng)藥的特征結(jié)構(gòu)能夠突出于載體蛋白質(zhì)表面，成為有效抗原決定簇，通常在目標(biāo)分析農(nóng)藥分子的非特異性部位衍生一個(gè)含2～6碳原子并具有末端活性基團(tuán)的鏈狀“連接臂”。研究發(fā)現(xiàn)，制備包被原的農(nóng)藥半抗原與制備免疫原的農(nóng)藥半抗原的“連接臂”有一定差別，有利于提高分析的靈敏度。

合成具有“連接臂”的農(nóng)藥半抗原一般從下述3個(gè)方面著手。

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相關(guān)鏈接：乙酰膽堿酯酶，電導(dǎo)率，三嗪類，苯氧羧酸