微梁免疫传感中小分子抗原与抗体结合导致的表面应力机理研究

【作者】 吴尚犬； 薛长国； 张青川； 王宝民；

【机构】 中国科学技术大学 中科院材料力学行为和设计重点实验室； 中国农业大学农学与生物技术学院；

【摘要】 相对于传统的免疫传感器,基于表面应力效应的微悬臂梁免疫传感器具有非标记、高效、原位实时、高灵敏度、高通量阵列检测和小型化易于集成等特点。微悬臂梁免疫传感器通过抗原抗体的特异性反应可以检测特定的分子。当固定在微悬臂梁单侧表面上的抗体与溶液中的抗原发生特异性反应时,微悬臂梁上下表面应力差会发生改变从而导致微悬臂梁弯曲。虽然抗原抗体在微悬臂梁表面结合引起了表面应力的改变,导致这种改变的机理还不清楚。尤其是抗体与小分子抗原结合引起表面应力的改变的机理,至今还没有被探讨过。知道表面应力产生的机理对微悬臂梁免疫传感器的设计与制作具有重要的指导意义。本文在微悬臂梁上对同一种抗体(氯嘧磺隆单克隆抗体)采用三种不同的抗体固定方法,与多种不同浓度的抗原作用,研究微悬臂梁表面应力的机理。实验表明小分子抗原与抗体结合在微悬臂梁表面产生了一个张引力使得微悬臂梁朝向修饰了抗体的一侧弯曲。导致微悬臂梁变形的原因是由于抗体结合抗原后构象发生改变。这种构象的改变表现为抗体的两个Fab段发生偏转,同一个抗体的两个Fab之间的夹角减小,相邻抗体之间的Fab段距离增大,斥力减小。从而在微悬臂梁表面产生一个压应力的释放,即在微悬臂梁表面产生了一个张引力。影响微悬臂梁表面应力大小的因素中固定后的抗体的方向性起着重要作用。更多还原