影響蛋白與硝酸纖維素膜結(jié)合的四個(gè)主要方面
瀏覽次數(shù):5674 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(gè)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(shí)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(dá)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(dá)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(cè)試條的測(cè)試區(qū)域時(shí)出現(xiàn)不規(guī)則的流動(dòng)。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(jìn)行優(yōu)化的兩個(gè)重要參數(shù)。
pH水平
緩沖液中pH水平在很大程度上會(huì)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(shí)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(diǎn)(pI)時(shí)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(shí),對(duì)于檢測(cè)線最理想的緩沖液條件是其pH值等于或接近pI的時(shí)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(cè)應(yīng)用時(shí)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(diǎn)。
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(qiáng)(鹽溶效應(yīng))。而過高離子強(qiáng)度則相反(鹽析效應(yīng))。這是因?yàn)榇藭r(shí)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(jìn)行溶解,同時(shí)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(huì)嚴(yán)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(huì)將大量的鹽引進(jìn)膜系統(tǒng)中,從而嚴(yán)重干擾整個(gè)測(cè)試。最大眾的意見是使緩沖液中的離子強(qiáng)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(cè)試開始后捕獲試劑發(fā)生擴(kuò)散,故而孔徑的大小可以影響檢測(cè)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?gòu)浬ⅲ纬筛鼘捀鼜浬⒌木。對(duì)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(hào),僅有的例外是染料結(jié)合物,在硝酸纖維素膜下10μm時(shí)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(cè)試劑是磁珠,則不需考慮上述情況。因?yàn)樘幱跈z測(cè)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(hào)。對(duì)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(gòu)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(duì)膜的處理方法不同,對(duì)產(chǎn)品研發(fā)者而言,比較可取的做法是安排一些實(shí)驗(yàn)對(duì)可能用于測(cè)試的各種膜的蛋白結(jié)合性能進(jìn)行評(píng)估。蛋白結(jié)合能力的范圍也應(yīng)包含在檢測(cè)試紙條使用的膜說明書中。
捕獲試劑
用于免疫實(shí)驗(yàn)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(gè)優(yōu)化變得更難控制。每個(gè)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(xué)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(jìng)爭(zhēng)與表面的結(jié)合。通常,NC膜的蛋白結(jié)合能力超過需要進(jìn)行固定的捕獲蛋白的數(shù)量。但是在制備中,當(dāng)測(cè)試線的捕獲分子比率過低,實(shí)驗(yàn)將無法進(jìn)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(qiáng)。低環(huán)境濕度對(duì)膜產(chǎn)生顯著的影響,使得膜產(chǎn)生相當(dāng)多的靜電。特別是對(duì)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(shí),低濕度將會(huì)對(duì)測(cè)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(shí)尤為明顯。在低濕度時(shí)水滴灑濺在膜上,由于其本身攜帶負(fù)電荷而遭到排斥,從而產(chǎn)生“衛(wèi)星點(diǎn)”。在極端情況下,由于大多數(shù)的水滴無法沿直線行進(jìn),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(dòng),形成較寬或彌散的捕獲線。盡管大多數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試研發(fā)人員都有自己一套最佳的濕度范圍,但公認(rèn)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(dá)到平衡,而平衡需要的時(shí)間應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)研究決定。