【Beaver Chat】磁珠免疫检测过程中非特异性吸附的由来与解决方案

特异性结合是一对一结合，专一性结合，比如，酶-底物、抗原-抗体、配基-受体之间的相互辨别和选择性结合反应。从立体结构角度上说，就是相应的反应物之间构象存在对应性。与之相反，非特异性吸附是一种无差别的，没有选择性的吸附，反应物之间也不存在结构对应性。

在免疫检测过程中主要的非特异性吸附是蛋白的非特异性吸附。蛋白的非特异性吸附是一种自然发生的现象，从本质上讲，非特异性吸附是有动力学和热力学共同控制的复杂过程。受到蛋白质变性与结构变化的影响，大部分非特异性吸附都是不可逆过程，这也是这种吸附产生诸多不利影响的根源。

造成非特异性吸附的主要原因是疏水作用和静电作用。

在化学里，疏水性指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。疏水性分子偏向于非极性，并因此较会溶解在中性和非极性溶液（如有机溶剂）。根据热力学理论，物质会寻求存在于最低能量的状态。疏水性分子不是电子可极化性的，它无法和水形成氢键，所以水会对疏水性分子产生排斥，以减少化学能。而水分子间形成氢键，因此两个不相溶的相态，将会变化成使其界面的面积最小时的状态，即疏水性分子会聚集在一起。如附图1所示。

图1a. 在水中微溶的三种分子在疏水力的作用下聚集。

图1b. 疏水荷叶表面的水滴。

静电作用(electrostatic interaction)是化学键中离子键形成的本质，它包括静电引力和静电斥力。离子键是原子得失电子后生成的阴阳离子之间，靠静电作用而形成的化学键。离子键的本质是静电作用。由于静电引力没有方向性，阴阳离子之间的作用可在任何方向上，只要条件允许，阳离子周围就可以尽可能多的吸引阴离子，反之亦然，如图2所示。

图2a. 表面正电荷的微球会静电吸附负电荷的蛋白质。

图2b. 同种电荷相斥，异种电荷相吸。

蛋白质在材料表面的非特异性吸附会导致许多不良的反应：

◆ 生物传感器的灵敏度和选择性下降；

◆ 植入体内的医用材料表面发生凝血导致炎症反应；

◆ 免疫检测检测灵敏性降低；

◆ 假阳性、高背景、低相对强度等问题；

所以，避免非特异性吸附是免疫研究中的一个重要课题。

目前磁珠免疫检测过程中非特异性吸附主要从两个方面改变，一方面是对磁珠表面进行改性，这种方法从本质上改变非特异性吸附；另一方面是利用封闭剂对磁珠表面非特异性位点进行封闭，阻碍了非特异性吸附。降低磁珠非特异性吸附的表面修饰主要有以下4种方式:

图3. 常见用于磁珠表面修饰，以降低非特异性吸附的方法。

除此之外，也有报道指出可以用一种表面吸附抑制剂与固体材料表面共同作用，来降低蛋白或其他生物分子的非特异性吸附。表面吸附抑制剂是一种非离子表面活性剂混合溶液，固体材料表面是氟化单分子层表面，或者羧基化单分子层表面。