CN100399027C - 麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于环境化学与生物分子检测领域的一种麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法。在待测PSP样品溶液中加入定量的PSP抗体,然后流过固化有PSP的溅金玻片,通过带有表面等离子体共振传感器的SPR检测仪来定量检测待测溶液中过量的PSP抗体,以此达到间接定量检测待测溶液中PSP浓度的目的。该检测方法特异性高,操作方便,同时提高了方法的灵敏度,并降低了PSP抗原和抗体的用量,也相应地降低了检测成本;检测时间短,5min内即可完成一个试样的检测操作。该方法可以应用于包括水样和生物样品在内的大批量样品中的PSP检测,特别适合于淡水藻华和海洋赤潮中PSP的定量研究和常规、应急监测。
Description
技术领域
本发明属于环境化学与生物分子检测领域,特别涉及采用表面等离子体共振(SPR)技术,通过检测样品溶液中麻痹性贝毒(PSP)抗体的余量来检测溶液中PSP含量的一种麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法。
背景技术
赤潮是一种全球性的海洋环境灾害,赤潮的发生对海洋生态环境、海洋资源和公众健康构成了严重威胁,它所造成的资源和经济损失更是难以估算。在有害赤潮产生的毒素中,以麻痹性贝毒(PSP)毒素在世界范围内分布最广、危害最大。PSP对生物神经系统和心血管系统有高特异性毒性,是高度专一性的细胞膜钠离子通道阻滞剂,可阻滞神经细胞的兴奋和传导,导致中毒者在24h内肌肉麻痹,呼吸困难,缺氧昏迷,乃至窒息而亡。自1937年PSP首次被检测确认以来,PSP已在世界范围内造成较为严重的经济损失和导致了较大的公众健康风险。
近年来,我国近岸海域赤潮灾害频发,在东海和南海海域,曾报道过多起因食用了染毒贝类引起的中毒事件。为此我国海洋行政主管部门加大了赤潮监测和管理工作力度,自2002年来,在全国近海赤潮多发区设立了11个赤潮监控区,全面展开了赤潮监测工作。但是,目前监测技术相对落后已成为我国赤潮监测工作的瓶颈,赤潮监测的工作实践迫切需要快速、灵敏、可操作性强且容易在海洋监测基层普及的检测方法,以满足日益频发的赤潮灾害的常规和应急监测工作,以及日趋严格的水产养殖业食品安全和检测的需求。因此,建立灵敏、快捷的PSP检测方法,对于赤潮监测和海产品的食用安全等工作具有重要的实践意义。
目前,用于PSP检测的方法主要有:生物毒性检测技术、化学检测技术和生物化学检测技术等。
(1)生物毒性检测技术
主要是指半定量的小白鼠急性毒性评价法,由于该法操作简便,多年来一直被许多国家作为标准的PSP常规检测方法。但是该方法耗时,可变性高,灵敏度低,受待检样品量的限制,不能对特定毒素提供确定性的证据,并且由于使用活体动物进行试验而倍受争议。
(2)化学检测技术
已经成功应用于PSP定量检测的化学技术主要有:HPLC(高效液相色谱)-柱后荧光衍生法、HPLC-柱前氧化法、LC(液相色谱)-MS(质谱)法、LC-MS-MS法等方法。HPLC-柱后荧光衍生法和HPLC-柱前氧化法是目前报道使用最多的PSP检测方法,因其适应范围宽,备受推广,但此类方法最大的缺陷在于测试时需要大型仪器设备,对操作人员的技能要求很高,同时测试成本高昂。LC-MS法因其试验成本更高,所开展的研究不是很多。
(3)生物化学检测技术
生物化学检测技术主要包括电生理技术、蛋白磷酸酶2A(PP2A)抑制分析和酶联免疫吸附试验(ELISA)等。ELISA由于其高灵敏性,成为目前研究的热点。但是ELISA技术分析成本也相对较高,特别是其使用的试剂需要标记,从而降低了其可操作性,尚未得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,利用带有表面等离子体共振传感器的SPR检测仪,以检测激光入射到棱镜与镀在棱镜表面的金膜之间的界面上,反射光的光强和相位随即发生显著变化,从而间接测定待测样品中的PSP含量。其特征在于:在溅有金膜的玻璃表面利用一层葡聚糖固化PSP,并向待检测的PSP溶液中加入定量的浓度固定的PSP抗体,通过SPR检测仪检测溶液中未被结合的PSP抗体,从而间接测定待测样品中的PSP含量。具体操作步骤如下:
(1)传感芯片的制备及表面甲羧基化预处理
a.清洗:取高平整度超薄玻璃基片,加入体积比为3∶1的H2SO4和H2O2,煮沸,至H2SO4沸腾;
b.溅射:在玻片上溅射20nm Cr和50nm Au的金属薄膜;
c.固定葡聚糖:先用16-巯基十六烷醇的乙醇-水(体积比80∶20)溶液处理,再用环氧氯丙烷同定葡聚糖作为传感芯片的基质。
(2)抗原在传感芯片表面的固化
a.载流:以载流缓冲液为载流体,流速为5μl/min;
b.抗原固化:活化液以10μl/min流速,流过10min进行表面活化,再取40ppb的PSP标准溶液,用磷酸缓冲生理盐水(PBS)稀至10ppb,以10μl/min的流速进样10min,RU值应达到200RU;
c.封闭:封闭液以10μl/min的流速,至少流过5min;
(3)样品的提取:定量称取待测样品,加入0.1M HCl溶液,充分搅匀,调节pH为3~4,超声破碎;再以3000r/m离心10min,上清液用0.25μm的F-聚偏氟乙烯滤膜过滤;将滤液置于三角烧瓶中,100℃水浴煮5min,冷却至室温,用1M醋酸钠溶液调节pH为4.5,该溶液即为PSP提取液。
(4)PSP标准样品测定及数据处理
a.载流:以反应缓冲液作为载流,设置流速为5μl/min;
b.标准曲线法检测:A.标准曲线绘制:取不同浓度的PSP标准溶液,每次加入相同量的相同浓度的PSP抗体,加反应缓冲溶液至测试所需的体积50~100μl。设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有PSP的芯片,记录SPR响应信号。然后根据以共振响应单位RU值为纵坐标,以加入的PSP标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线。B.按标准曲线的测试方法检测PSP样品,根据其RU值,在标准曲线上读出PSP含量。
其中PSP标准溶液:称取一定量的PSP固体,加入样品稀释液,再加入二次水定容,配制系列PSP标准溶液的浓度为0ppb,2.5ppb,5ppb,10ppb,20ppb,40ppb。
c.标准加入法检测:取多份等体积待测PSP样品,分别加入定量的PSP抗体,再加入不同浓度的PSP标准溶液,加反应缓冲溶液至测试所需的体积50~100μl。设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有PSP的芯片,记录SPR响应信号。然后以共振响应单位(RU)值为纵坐标,以加入的PSP标准溶液浓度为横坐标作线性回归曲线,曲线与横坐标的交点的绝对值即为待测PSP样品的浓度。
所述载流缓冲液为:pH=7.4,0.01M HEPES+0.15M NaCl+0.003MEDTA+0.005%吐温20,经过滤,脱气后,-4~8℃下保存;
其中HEPES为N-2-羟乙基哌嗪-N’-2’-乙基磺酸,EDTA为乙二胺四乙酸。
所述活化液为0.1M NHS+0.4M EDC;其中EDC为乙基-(二甲氨基丙基)碳二亚胺,NHS为N-羟基丁二酰亚胺。
所述PSP抗体取自麻痹性贝毒的兔源抗体或鼠源抗体。
所述封闭液为盐酸乙醇胺。
所述样品稀释液为0.01M HAc-NaAc缓冲液,pH=4.5,无菌过滤。
本发明的有益效果为:
(1)本发明采用间接SPR检测方法测定PSP的含量,通过固化PSP分子,检测溶液中剩余PSP抗体的含量来间接测定PSP的浓度,有效提高了灵敏度;检测时间短,一般5min内即司检测出结果;样品用量少,检测成本低,便于广泛推广。
(2)本发明通过SPR仪记录,减少主观性,可以采用标准曲线法,也可采用标准加入法,可以应用于水产品与环境样品的检测;可以进行大批量检测,可以做到多个样品、多个站点的检测。
(3)测定所需的耦联PSP后的传感芯片,按照上述操作步骤检测,每个芯片上的每个通道可重复检测PSP样品100次以上。
具体实施方式
本发明为一种麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法。它是利用带有表面等离子体共振传感器的SPR检测仪,以近场光学原理来检测分子间相互作用的传感器技术的表面等离子体共振传感器的检测激光入射到棱镜与镀在棱镜表面的金膜之间的界面上,反射光的光强和相位随即发生显著变化,样本溶液中受体与芯片上配体结合的强度与数量不同,反射光的强度与相位也有所不同。这种信号的变化与紧靠金属表面的物质的折射率密切相关。如果金属表面周化PSP分子,那么就可以对溶液中游离的PSP抗体分子进行检测,从而间接测定待测样品中的PSP含量。其特征在于:在溅有金膜的玻璃表面利用一层葡聚糖固化PSP,并向待检测的PSP溶液中加入定量的浓度固定的PSP抗体,通过SPR检测仪检测溶液中未被结合的PSP抗体,从而间接测定待测样品中的PSP含量。具体操作步骤如下:
(1)传感芯片的制备及表面甲羧基化预处理
a.清洗:取高平整度超薄玻璃基片,加入体积比为3∶1的H2SO4和H2O2,煮沸,至H2SO4沸腾;
b.溅射:在玻片上溅射20nm Cr和50nm Au的金属薄膜;
c.固定葡聚糖:先用16-巯基十六烷醇的乙醇-水(体积比80∶20)溶液处理,再用环氧氯丙烷固定葡聚糖作为传感芯片的基质。
(2)抗原在传感芯片表面的固化
a.载流:以载流缓冲液为载流体,流速为5μl/min;
b.抗原固化:活化液以10μl/min流速,流过10min进行表面活化,再取40ppb的PSP标准溶液,用磷酸缓冲生理盐水(PBS)稀至10ppb,以10μl/min的流速进样10min,RU值应达到200RU;
c.封闭:封闭液以10μl/min的流速,至少流过5min;
(3)样品的提取:定量称取待测样品,加入0.1M HCl溶液,充分搅匀,调节pH为3~4,超声破碎;再以3000r/m离心10min,上清液用0.25μm的F-聚偏氟乙烯滤膜过滤;将滤液置于三角烧瓶中,100℃水浴煮5min,冷却至室温,用1M醋酸钠溶液调节pH为4.5,该溶液即为PSP提取液。
(4)PSP标准样品测定及数据处理
a.载流:以反应缓冲液作为载流,设置流速为5μl/min;
b.标准曲线法检测:A.标准曲线绘制:取不同浓度的PSP标准溶液,加入定量的PSP抗体,加反应缓冲溶液至测试所需的体积。设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有PSP的芯片,记录SPR响应信号。然后根据以共振响应单位RU值为纵坐标,以加入的标准PSP浓度为横坐标绘制标准曲线。B.按标准曲线的测试方法检测PSP样品,根据其RU值,在标准曲线上读出PSP含量。
其中PSP标准溶液:称取一定量的PSP固体,加入样品稀释液,再加入二次水定容,配制的系列标准溶液的浓度为0ppb,2.5ppb,5ppb,10ppb,20ppb,40ppb。
c.标准加入法检测:取多份等体积待测PSP样品,分别加入定量的PSP抗体,再加入上述浓度的PSP标准溶液,加反应缓冲溶液至测试所需的体积50~100μl。设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有PSP的芯片,记录SPR响应信号。然后以共振响应单位(RU)值为纵坐标,以加入的PSP标准溶液浓度为横坐标作线性回归曲线,曲线与横坐标的交点的绝对值即为待测PSP样品的浓度。
所述载流缓冲液为:pH=7.4,0.01M HEPES+0.1 5M NaCl+0.003M EDTA+0.005%吐温20,经过滤,脱气后,+4~8℃下保存;
其中HEPES为N-2-羟乙基哌嗪-N’-2’-乙基磺酸,EDTA为乙二胺四乙酸。
所述活化液为0.1M NHS+0.4M EDC;其中EDC为乙基-(二甲氨基丙基)碳二亚胺,NHS为N-羟基丁二酰亚胺。
所述封闭液为盐酸乙醇胺。
所述PSP抗体取自麻痹性贝毒的兔源抗体(兔抗PSP)或鼠源抗体(鼠抗PSP)。
所述样品稀释液为0.01M HAc-NaAc缓冲液,pH=4.5,无菌过滤。
利用SPR传感技术的高灵敏度和高选择性的特点,克服已有的PSP检测方法的缺点和不足,提供一种高灵敏、快速、可在食品与环境监测领域中进行大规模检测PSP的间接SPR检测方法。
Claims (5)
1.一种麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,利用表面等离子体共振麻痹性贝毒检测仪,检测溶液与镀金玻璃界面全反射光的光强和相位变化,从而间接测定待测样品中的麻痹性贝毒含量;其特征在于:在溅有金膜的玻璃表面先固化一层葡聚糖,然后固化麻痹性贝毒,每次向待检测的麻痹性贝毒溶液中加入定量的相同浓度的麻痹性贝毒抗体,通过麻痹性贝毒检测仪检测溶液中未被结合的麻痹性贝毒抗体,从而间接测定待测样品中的麻痹性贝毒含量;具体操作步骤如下:
(1)传感芯片的制备及表面甲羧基化预处理
a.清洗:取高平整度超薄玻璃基片,加入体积比为3∶1的H2SO4和H2O2,煮沸,至H2SO4沸腾;
b.溅射:在玻片上溅射20nm Cr和50nm Au的金属薄膜;
c.固定葡聚糖:先用体积比80∶20的16-巯基十六烷醇的乙醇-水溶液处理,再用环氧氯丙烷固定葡聚糖作为传感芯片的基质;
(2)抗原在传感芯片表面的固化
a.载流:以载流缓冲液为载流体,流速为5μl/min;
b.抗原固化:活化液以10μl/min流速,流过10min进行表面活化,再取40ppb的麻痹性贝毒标准溶液,用pH=7.5的磷酸缓冲生理盐水PBS稀至10ppb,以10μl/min的流速进样10min,RU值应达到200RU;
c.封闭:封闭液以10μl/min的流速,至少流过5min;
(3)样品的提取:定量称取待测样品,加入0.1M HCl溶液,充分搅匀,调节pH为3~4,超声破碎;再以3000r/m离心10min,上清液用0.25μm的F-聚偏氟乙烯滤膜过滤;将滤液置于三角烧瓶中,100℃水浴煮5min,冷却至室温,用1M醋酸钠溶液调节pH为4.5,该溶液即为麻痹性贝毒提取后的溶液;
(4)麻痹性贝毒标准样品测定及数据处理
a.载流:以反应缓冲液作为载流,设置流速为5μl/min;
b.标准曲线法检测:A.标准曲线绘制:检测前的样品需用1M醋酸钠溶液将pH调节为4.5;取不同浓度的麻痹性贝毒标准溶液,每次加入相同量的相同浓度的麻痹性贝毒抗体,再加入反应缓冲溶液至测试所需的体积30~50μl;设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有麻痹性贝毒的芯片,在用固化有麻痹性贝毒的芯片检测麻痹性贝毒抗体时,样品要用0.01M HAc-NaAc缓冲液+0.15MNaCl+0.005%吐温20,pH=4.5的反应缓冲液配制;记录麻痹性贝毒响应信号,然后根据以共振响应单位RU值为纵坐标,以加入的麻痹性贝毒标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线,B.按标准曲线的测试方法检测麻痹性贝毒样品,检测后芯片上的麻痹性贝毒抗体需用0.01M NaOH溶液作为洗脱液;根据其RU值,在标准曲线上读出麻痹性贝毒含量;
其中麻痹性贝毒标准溶液的配制方法为:称取一定量的麻痹性贝毒固体,加入样品稀释液,再加入二次水定容,配制系列麻痹性贝毒标准溶液的浓度为0ppb,2.5ppb,5ppb,10ppb,20ppb,40ppb;
c.标准加入法检测:取多份等体积待测麻痹性贝毒样品,分别加入定量的麻痹性贝毒抗体,再加入上述浓度的麻痹性贝毒标准溶液,加反应缓冲溶液至测试所需的体积30~50μl,设置流速为5μl/min,注样4min,分别通过固化有麻痹性贝毒的芯片,在用固化有麻痹性贝毒的芯片检测麻痹性贝毒抗体时,样品要用0.01M HAc-NaAc缓冲液+0.15M NaCl+0.005%吐温20,pH=4.5的反应缓冲液配制,记录麻痹性贝毒响应信号;然后以共振响应单位RU值为纵坐标,以加入的麻痹性贝毒标准溶液浓度为横坐标作图,并进行线性回归,通过回归曲线计算出待测麻痹性贝毒样品的浓度,检测后芯片上的麻痹性贝毒抗体需用0.01M NaOH溶液作为洗脱液。
2.根据权利要求1所述麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,其特征在于:所述载流缓冲液为:pH=7.4,0.01M HEPES+0.15M NaCl+0.003MEDTA+0.005%吐温20,经过滤,脱气后,+4~8℃下保存;其中HEPES为N-2-羟乙基哌嗪-N’-2’-乙基磺酸,EDTA为乙二胺四乙酸。
3.根据权利要求1所述麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,其特征在于:所述活化液为0.1M NHS+0.4M EDC;具中EDC为乙基-二甲氨基丙基碳二亚胺,NHS为N-羟基丁二酰亚胺。
4.根据权利要求1所述麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,其特征在于:所述封闭液为盐酸乙醇胺。
5.根据权利要求1所述麻痹性贝毒的表面等离子体共振快速检测方法,其特征在于:所述反应缓冲液的pH=4.5,为0.01M HAc-NaAc缓冲液+0.15MNaCl+0.005%吐温20。
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GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080702 Termination date: 20131020 |