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抗体和系列免疫检测技术全解析(二)| 免疫检测的原理和信号放大
来源: 2025-03-06 145

上一篇抗体基础知识(点击查看)介绍了IgG的可变区结构域(Fab区)具有特异性识别目标分子并结合的能力,因此抗体分子具有了成检测试剂的潜能。


但是要成为检测试剂,抗体结合到我们待检测分子的表面后,还需要产生一个光或者电信号,便于我们的检测仪器进行检测。


本章节,我们将继续为各位介绍以抗体为基础的常见免疫检测技术的基本原理。


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图1:经典抗体结构


第一集内容概括如下:

2.1  免疫检测的基本原理:抗原-抗体特异性结合的力量


2.2  信号放大原理:从色素、荧光到电化学信号的转化过程


2.3  常见的检测标记物类型:酶标、荧光标记、化学发光标记和电化学标记


2.4  免疫检测的关键性能指标:灵敏度、特异性、准确性、重复性


第二篇:常见免疫检测技术的基本原理



2.1   免疫检测的基本原理:抗原-抗体特异性结合的力量

免疫检测的基本原理是抗原与抗体的特异性结合。


抗原是能够激活免疫系统的物质,通常是外来分子或病原微生物的表面分子,而抗体则是由免疫系统产生的,用于识别并结合抗原的蛋白质。


抗原与抗体之间的结合是高度特异的,这一特性是免疫检测技术得以被应用的基础。


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图2:抗体特异性结合到细胞表面的抗原


此外,抗体与抗原的结合需要具备如下特点,才能使抗体成为一种好用的免疫检测试剂:


●   特异性:每个抗体需要且只能识别并结合与其结合位点匹配的抗原,才能保证检测的准确性。


●   高亲和力抗体与抗原结合的亲和力需要较高,才能使达到一定的检测灵敏度。


●   稳定性:抗体-抗原结合后的复合物相对稳定,才能有足够的时间,对是否结合进行稳定精准的测量。



2.2   信号放大原理:从色素、荧光到电化学信号的转化过程

抗体是一个单分子蛋白,体积很小,绝大多数时候被结合的靶标分子体积也很小,都不能通过肉眼直接看见。因此,对抗体检测到的目标分子进行定量和定性的分析,需要将这种结合信息进行转化和放大,变成一种光信号或者点信号。


信号放大是免疫检测中重要的一步,它通过增加检测信号的强度来提高检测的灵敏度。不同的标记物和探针具有不同的信号放大机制,常见的信号放大方式包括色素反应、荧光信号放大、电化学信号放大等。


1. 色素反应:传统的酶联免疫吸附试验(ELISA)中,酶标记物催化底物反应生成可见色素,颜色的深浅与抗原浓度成正比。通过视觉或光学传感器测量颜色的变化,可以推算样品中抗原的含量。


2. 荧光标记:荧光标记物在特定波长的激发下会发射出荧光。通过测量荧光强度,可以定量分析抗原的浓度。荧光标记常用于免疫荧光(IF)检测和流式细胞术(FACS)。


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图3:带有荧光标记的抗体结合抗原,从而将看不见得结合转化成荧光信号


3. 电化学信号:电化学信号放大技术常用于化学发光免疫检测,通过催化反应生成光信号,利用光电转换设备将其转换为电信号,进一步放大检测结果。


信号放大的原理在不同类型的免疫检测中有所差异,但其核心目标是通过增加信号的强度来提高检测灵敏度,尤其是在低浓度抗原的情况下。



2.3   常见的检测标记物类型:酶标、荧光标记、化学发光标记和电化学标记

免疫检测中的标记物是用来将抗原-抗体反应转化为可检测信号的关键工具。常见的检测标记物包括酶标、荧光标记、化学发光标记和电化学标记等,每种标记物都有其独特的优缺点和应用场景。


酶标记/ Enzyme-conjugated labels

常用的酶标记物包括辣根过氧化物酶(HRP)和碱性磷酸酶(AP),即通过催化底物反应生成可见色素。酶标记一般情况下操作简便、成本低、灵敏度较高,但是反应速率受环境影响较大,需要避免底物过度氧化。


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图4:通过酶标记抗体,酶进行催化反应产生颜色反应


荧光标记/ Fluorescent labels

荧光标记就是用荧光染料包括FITC、Rhodamine、Cy5等对抗体进行标记。具有灵敏度高、分辨率高、可以实现多重检测的优点,但是受光源干扰较大,并且需要专用设备进行检测。


化学发光标记/ Chemiluminescent labels

化学发光标记即化学反应产生光信号,一般情况下灵敏度极高,信号稳定。但是同样需要特定的设备进行检测,成本相对较高。


电化学标记/ Electrochemical labels

电化学标记就是检测检测电流或电压的变化,常见于表面等离子共振(SPR)技术。有点事可以快速检测,但是技术复杂,操作难度较高。



2.4   免疫检测的关键性能指标:灵敏度、特异性、准确性、重复性

抗体和检测标记物,以及检测仪器共同组成了免疫检测系统。灵敏度、特异性、准确性、重复性是评估该免疫检测技术的重要性能指标。


灵敏度/ Sensitivity

灵敏度是指免疫检测方法能检测到目标抗原的最低浓度的能力,也可以理解为测试能够正确识别出存在目标的“真阳性”样本的能力。灵敏度越高,检测方法能在更低浓度下仍然有效地识别出目标抗原。


特异性/ Specificity

特异性是免疫检测方法区分目标抗原与非目标物质(如背景干扰物质或其他类似物质)的能力。高特异性的免疫检测方法能避免因其他相似分子而产生误报,即减少假阳性。


准确性/ Accuracy

准确性是免疫检测方法在多次测定中,检测结果与真实值之间的一致性。它不仅涉及到正确识别抗原,还涉及对其浓度的定量准确性。


重复性/ Repeatability

重复性是指在相同条件下对同一样本进行多次检测时,检测结果的稳定性和一致性。高重复性的检测方法能够在不同实验和时间段内得到一致的结果。

以上就是对抗体和免疫检测技术的概括性简洁,下一个章节我们将列举常见的免疫检测技术,为大家进行讲解。

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