[实用新型]基于二氧化钛纳米管阵列偶联纳米抗体的免疫传感器

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种免疫传感器，属于蛋白质化学检测领域。

背景技术

蛋白质芯片是一种高通量的蛋白功能分析技术，是近年发展起来的一项生物检测技术。利用这项技术，通过将大量抗体或抗原等蛋白质或多肽密集地点制在固相载体上，并使其固定在在固相载体表面形成微阵列，通过免疫学原理对蛋白质样品进行检测、识别、分析和诊断。蛋白质芯片技术具有可同时检测多种蛋白质且样本需求量小的特点，对于高通量基因表达的研究具有非常重要的意义。

纳米抗体是近年来被发现并得到广泛应用的的一种新类型的抗体。 1993年，研究人员在骆驼科动物(骆驼，单峰骆驼和美洲驼)的体内发现了一类仅有重链二聚体抗体H₂，其主要是IgG2和IgG3类型。此类抗体由于缺乏轻链，于是将这种抗体称为仅有重链的抗体 (heavychain-only-like Antibody，HCAbs)，而它们的抗原结合部位由一个结构域组成，称为VHH区，因此该类抗体也被称为单结构域抗体或者单域抗体(sdAb)。由于该类抗体为去除恒定区后的可变区序列，分子量只有15kD，大约10纳米的直径，因此也被称为纳米抗体(Nbs)。另外，在鲨鱼中也观察到这类单结构域抗体，称为VNAR。这种仅有重链的抗体原来只是作为一种人类B细胞增生性疾病(重链病)的病理形式被人们所认识，这种仅有重链的抗体可能是由于基因组水平的突变和缺失而导致重链CH1结构域不能表达，使得表达出的重链缺乏CH1，从而缺乏与轻链的结合能力，从而形成一种重链二聚体。

相对于常规的四链抗体的scFv而言，纳米抗体在亲和力方面与其对应的scFv相当，但在可溶性、稳定性、对聚集的抗性、可重折叠性、表达产率以及DNA操作、文库构建和3-D结构测定的容易性方面超越scFv。

纳米抗体有来源于成年骆驼体内HCAbs的最小的功能性抗原结合片段，具有高度稳定性和与抗原结合的高亲合力，能与蛋白裂隙和酶活性位点的相互作用，使之作用类似于抑制剂。因此，纳米抗体可以为从肽模拟药物设计小分子酶抑制物提供新的思路。由于仅有重链，纳米抗体的制造较mAb容易。纳米抗体的独特性质，如处于极端温度和pH环境中的稳定性，可以低成本制造大产量。因此，纳米抗体在疾病的治疗和诊断中具有很大的价值，在肿瘤的抗体靶向诊断和治疗中也具有很大的发展前景。

纳米抗体的羧基端位于抗原结合部位的对侧，可以作为共价连接和靶向结合部位。纳米抗体与电化学结合的检测技术近年来受到生物传感器技术领域技术人员的重视，这其中光电化学结合免疫的生物传感器技术(PEC)是一项较为先进的前沿技术。与传统的光学免疫检测法相比， PEC更为敏感，更为简单且易于操作。在常规的PEC技术中，抗体被固定在电极表面，如果被固定的抗体与抗原发生了特异性的免疫反应之后，就会发生免疫混合物的集聚，此时该电极在光的照射下发出的光电流就会发生与免疫复合物浓度相对应的变化。在应用于PEC技术的电极的选择上，二氧化钛(TiO₂)是非常受本领域技术人员青睐的材料。

1999年美国的zwilling等首次利用电化学阳极氧化法在钛片基底上垂直生长分布均匀的TiO₂纳米管阵列，纳米管与金属钛基底直接相连，结合非常牢固，不易脱落。这种材料结构有序，不易团聚，经实验证明其具有很高的量子效应。

TiO₂纳米管阵列因具有大的比表面积，其电学性质对表面的吸附非常敏感，待检测抗原与固定在纳米管阵列上的抗体发生免疫反应生产免疫大分子化合物，在电极界面的光生空穴以及空穴淬灭剂的扩散的空间位阻增加，增加了光生电子-空穴的复合几率，因而光电流响应下降。利用电阻的变化可将其制作成传感器。该类传感器具有响应速度快、选择性能好和灵敏度高的优点

基于TiO₂纳米管阵列良好的吸附特性和光电化学性质，本实用新型旨在建立一种基于TiO₂纳米管阵列偶联纳米抗体的免疫传感器，以实现对样本中蛋白质抗原的高效、快速、敏感、特异的检测。

实用新型内容

基于上述发明目的，本实用新型首先提供了一种免疫传感器检测芯片，所述芯片包括呈正方形的基片1，以及为基片1提供支撑的基座2，在所述基片1设置有用于待捕获蛋白结合的呈圆形的检测区阵列井11，所述检测区阵列井11包括检测井111、阳性对照井112和阴性对照井113，所述基片1由表面生长有呈阵列分布的二氧化钛纳米管3的钛片构成，所述二氧化钛纳米管3偶联有抗待捕获蛋白的纳米抗体4。