胶体金在快速检测中应用及未来发展趋势

在过去的5年中，应用金颗粒及层析的检测法日益确立了其在床旁检测中的地位。针对不同分析物的简易层析检测法的出现简化并加速了检测体系，也对诸多企业产生重大影响。例如，可以在临床问诊过程中利用病人的一滴血液、尿液或者唾液做出精确的诊断结果，这样当病人仍在场时就可以立即开始治疗了。同样地，食品生产公司可以在食品加工的不同阶段运用质控检测而无需专门的实验室人员也无需中断生产加工过程。另外，层析检测还可应用于兽医行医、食品贮藏和环境监测等领域，而无需专门德操作设备和培训以及结果的阐释。再加上反应的快速，使得层析成为一种理想的自我检测手段。

用于制作胶体金的溶液成分

用于制造层析检测的材质在不断改进，也伴随着试验设计的不断改善，这些进步使得更多可产生定量结果的层析检测使用量的需求有所增加。随着数十亿元全球性的体外诊断检验市场的不断增加，这些促进因素同样可以导致快速检测手段的多样化和实验室分析的便利。这篇文章讨论了这种多样化的起因，并概括了一些胶体金可适用于各种诊断应用的特性。

胶体金在层析检测中的使用

层析检测常采用两种颗粒：染色乳胶和胶体金。许多最近开发的层析检测，包括Phadia AB公司(瑞典，Uppsala)的Immunocap Rapid 快速试验和Merck KgGA公司(德国，Darmstadt)为检测食源性病原体开发的Singlepath和Duopath试验，都选用纳米金作为标记物。

颗粒大小 用于层析检测中纳米金颗粒要比胶乳颗粒小，用于检测中硝酸纤维素膜的孔径为8-10微米，可一次容纳大量纳米颗粒。这种检测形式的敏感性取决于颗粒和被分析物在沿着膜向吸附线移动时的混合程度（见图1）。而另一个重要的因素就是小颗粒在吸附线上紧密堆集从而更易识辨。

图1层析快速检测示意图

IDV制造商必须从声誉良好的供应商处购买胶体金以确保满足严格的质控标准使得颗粒的大小和尺寸均一，这些也是保持诊断产品能自由凝集及稳定储存的主要因素。胶体金是一种均质的颗粒溶液，颗粒具有均一的表面积和电荷，满足了蛋白附着的两个主要标准。

颗粒大小范围 用于层析检测的胶体金颗粒的大小范围为5-200nm.颗粒尺寸的范围使得其可应用于不同领域。较小的颗粒可应用于生命科学领域。

为了利用层析检测应用中大颗粒的强可识辨特征，颗粒的均一性是关键的。优质的胶体金颗粒必须是单分散性的、球形的，而且形状不均一的粒子数应少于5%。其他规格的胶体金会使得实验结果不佳，并造成时间和资源的浪费。而优质的胶体金每升可以产生更多的实验结果。

可辨识性 范围在20-120nm的胶体金可散发绿光因而可出现鲜红色。即使颗粒小于透射光波长由于表面等离子共振作用它仍可以发光。被散发出的可视光波长因颗粒尺寸的大小而异。

蛋白结 不同于用于胶乳中的共价结合，蛋白质如抗体是被动结合于胶体金上的。这种结合是一种相对简单的过程无需使用其他试剂。有三种常用的金颗粒结合模式存在。

标准的胶体金颗粒被一层负电离子包被着，在离子结合过程中，所有蛋白质上的正离子可以牢牢结合在颗粒的表面。当使用柠檬酸制作金颗粒时，颗粒会与氨基酸如赖氨酸结合。

具有高度疏水性的氨基酸（如酪氨酸和色氨酸）通过疏水作用结合到金等颗粒的表面。对于疏水性氨基酸含量很高的蛋白质(如免疫球蛋白)来说，疏水结合起着重要的作用，这也是结合颗粒长时间接触含有洗涤剂的缓冲液后反应性降低的原因。

金硫键是由金和硫共用一个电子对而形成的牢固连接。金微粒与蛋白内的半胱氨酸残基的连接可能是吸附于颗粒上抗体或抗原的最重要部分。因此，应避免使用硫柳汞等含硫缓冲液或防腐剂。

可调控性 经过严格的质控程序可持续生产出尺寸符合要求的均一圆形胶体金颗粒。多年的发展经验已经消除了批量生产中的变异因素及大批量供应的难题（如图２）。胶体金的连接方式简单，仅仅涉及到蛋白、稀释液及微粒而无需反应剂。根据规定的原材料，ＩＤＶ生产者可以计算出每粒胶体金所需要的能做出最佳检测结果的精确的抗体数量，从而节约成本减少原材料的浪费。

图2 优质的圆形纳米金变异系数低、形态一致、具有最佳的抗体吸附力和灵敏度。 层析检测中原材料的改进 用于层析检测的原材料质量的改进已经提高了检测的性能。

颗粒 工艺上的改进可以不断生产出大量大尺寸（２５０ｎｍ）圆形胶体金颗粒，可作为市场上多种标记物。40nm大小的颗粒被认为是最适于层析检测的。这种大小的尺寸既足够大到易于识辨又足够小到不会对蛋白结合到胶体金表面产生空间位阻从而优化标记原材料的性能。随着颗粒尺寸的增加，其辨识性也有所增加。最初的研究表明，应用60nm的胶体金可以增加某些检测中末端信号的辨识性，从而有可能提高测试的敏感性。

图3 尺寸分布对比数据表明标记40 nm的胶体金平均直径达143nm

硝酸纤维素膜 这种硝酸纤维素膜的一个重要特征就是其孔径的大小可以控制蛋白结合的有效表面积及样品通过测试条带的毛细管流速。劣质胶体金易于聚集，不能自由通过纤维素膜，因而胶体金颗粒的大小必须均一。IDV制造商还必须保证胶体金尺寸的规格。

尺寸分布比较显示，生产粗劣的胶体金标记为40nm，可能包含不同尺寸的颗粒，其平均直径可以达到143nm，而导致错误的结果（如图３）。新型硝酸纤维素膜被制成可湿水的，不影响蛋白质吸收和测试功能。利用表面活性剂和某些阻滞剂进行产品的后期处理可提高颗粒的流动性，消除测试组份间的非特异性相互作用。