免疫胶体金标记手册.docx
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免疫胶体金标记手册
浙江大学电子显微镜室
浙江大学生物技术研究所
胶体金免疫标记技术培训班
技术资料
胡东维洪健徐颖
浙江大学
2001年10月
一、胶体金的制备
根据不同的制备方法，可以制备出直径1-500nm的胶体金粒子，但做为免疫标记探
针，其直径应在3-30nm范围内。
在氯化金（HAuCI4）水溶液中加入还原剂使之还原并聚积形成胶体金粒子。
使用不同
种类、不同剂量的还原剂，可以控制所产生的粒子大小。
即粒子大小取决于反应溶液中最初还原试剂和还原核的数量。
还原剂浓度越高，核浓度也越高，氯化金的还原也就从更多的还原中心开始，因此产生的胶体金粒子数量越多，但体积也越小。
粒子直径每增加一倍，
数量减少为原来的1/8。
以柠檬酸钠和单宁酸做还原剂，能够制备大小相对一致、直径3〜16nm的胶体金。
因
此一般胶体金探针均使用该方法进行。
但该方法制备的胶体金粒子直径范围较窄，而且残留的多聚单宁酸残基往往干扰某些蛋白与金粒子的结合。
此时在溶液中添加0.1〜0.2%的
H2O2能够去除这些残基。
双标记或制备5-10nm的胶体金时建议使用该方法。
利用柠檬酸为还原剂，可以制备12〜150nm直径的胶体金。
但制备大体积的胶体金
时，胶体金粒子的误差也同时增加。
因此做单标记时，建议使用该方法制备12-16nm直径
的胶体金。
除了上述方法外，也可以用磷作为还原剂来制备5nm的胶体金，它避免了单宁酸残
基的问题，但所形成的金粒子体积变化较大。
磷易燃且有毒，制备的残液需进一步处理，故该方法已经很少使用。
氯化金极易吸湿，故一般均以小剂量密封保存（0.5g或1g）,因此在配制氯化金溶液
时一次配完，暂时不用的可以用1.5ml试管分装为1ml保存（-20C）。
注意各种玻璃器皿
一定要洗净并用双蒸水多次冲洗，有条件时可硅化处理（1%双氯硅烷/氯仿浸泡1小时，
烘干）。
配制各种试剂时均使用双蒸水，随后再用0.22m微孔滤膜过滤后使用。
三角瓶可
反复多次使用，不用时应密封保存，以防污染。
制备好的胶体金保存寿命较长，可4C保存6个月以上或室温下保存1-2个月。
当出
现明显悬浮物或沉淀后表示已不可再用。
但无论无何，在保存较长时间后应进行镜检，如出现大量胶体金粒子凝集，说明已经过期。
1、单宁酸/柠檬酸钠法制备3〜16nm胶体金
（1）取一250ml三角瓶，加入79ml双蒸水和1ml1%氯化金，预热至60〜70C。
（2）取一50ml烧杯，加入4ml1%柠檬酸钠，然后根据所制备金粒子体积大小加入不
同用量的单宁酸及等量的25mMK2CO3。
预热至60〜70C。
K2CO3的作用是保持
溶液的中性pH。
因此如果单宁酸的量少于0.5ml时，对pH的影响不大，K2CO3
可以省略。
（3）将上两种溶液迅速混合并充分混匀，加热至沸并保温10分钟。
自然冷却。
柠檬酸钠（ml）
单宁酸（l）
胶体金（nm）
4
5000
3
4
2000
4
4
500
6
41208
47010
41016
2、白磷还原法制备5nm胶体金
（1）取250ml三角瓶一个，加79ml双蒸水，1ml1%氯化金，并用0.25MK2CO3将溶液调至中性（pH7.0）。
（2）取0.2ml饱和磷/乙醚溶液加到1.5ml试管中，再加0.8ml乙醚，混匀。
取0.7ml
加入溶液
（1）中（磷有毒且易燃，操作请带手套，多余的磷溶液用CuSO4进行中
和）。
（3）室温下轻轻摇匀15min，然后加热沸腾并保持5min，自然冷却。
3、柠檬酸三钠法制备12-30nm胶体金（Frens,1973）
（1）取250ml三角瓶一个，加100ml双蒸水及1ml1%氯化金，加热沸腾；
（2）取不同量的1%柠檬酸钠加入上述溶液中。
混匀，再保持沸腾30min，溶液颜色首
先变黑，再逐渐变红，粒子体积较小时，溶液呈桔红色，而粒子体积较大时，则
颜色偏向紫色。
柠檬酸钠（ml）
胶体金（nm）
5
12
4
16
3
24
2.8
30
20
二旦
20406080
Soldiametermm）
注意:
（1）由于使用试剂质量及其它方面可能存在的误差，以及制备过程中的其它问题，胶体金粒子的大小及一致性与理论值可能有偏差，因此，在制备完成后必须进行镜检。
如岀现粒子体积偏差太大，粒子凝聚，粒子边缘不清晰等问题，须重新制备。
（2）胶体金溶液最好保存在4'C冰箱中；也可保存在室温下，一般可保存1-2个月。
但决不可保存
在0C以下，否则金粒子发生凝聚。
二、蛋白-金复合体的制备
一般认为胶体金粒子表面为一层AuCl2，因此，粒子表面带有负电荷，这种负电荷粒
子之间相互排斥，形成稳定悬浮的胶体金溶液。
金颗粒表面可以包被一层生物大分子（如蛋白）来稳定和保护这些粒子，以免受外来电解质的影响而相互凝聚在一起。
胶体金粒子对蛋白的吸附作用取决于pH值，这是因蛋
白的净电荷取决于溶液的pH值，在pH=pl时为中性。
由于在pH=pl时蛋白溶解度最小，因此这时它水化程度最小，最溶液吸附到疏水的金粒子表面。
但在实际的胶体金探针制备中，一般胶体金调整为pH=PI+0.5，这样蛋白带正电，有利于结合更稳定。
胶体金探针所用蛋白必须要经过前处理，其目的在于
（1）去除高浓度的盐分，高浓
度的盐分往往干扰蛋白与胶体金的吸附结合，或导致胶体金粒子的凝聚，这一步往往采用低浓度缓冲液中进行。
（2）使蛋白分子尽量分散为单体，冻干蛋白或高浓度蛋白溶液中蛋白分子往往凝聚为多聚体大分子，可同时与多个胶体金粒子结合，影响标记的灵敏度和定量分析。
（3）使蛋白具有适当的分子量。
蛋白分子量过小（30kD），形成的蛋白复合体往
往是不稳定，可短时间内失活。
而分子量过大时，被认为影响探针的灵敏度，特别是已知蛋白的结构与活性中心的情况下，去除对活性武影响的结构部分是提高标记灵敏度，延长探针寿命（防止凝集）的有效办法。
把分子量过小的蛋白与其它蛋白（如BSA，牛血清蛋
白等）结合后，能制备出稳定性更佳的探针。
当蛋白前处理完成后，接着要确定胶体金与蛋白结合的最佳pH值。
对于理化性质不
确定的蛋白这一步尤为重要。
过量的蛋白与不同pH值得胶体金结合后，只有某一特定pH
值能够形成结合最稳定的探针。
在高浓度电解质（如NaCI）作用下不会凝聚。
不同蛋白的
适宜pH范围的宽窄大不相同。
一般选择最小适宜pH值为最佳pH值。
但有些探针的实际情况并不完全如此，最稳定发探针并不完全代表活性最好。
这要靠实验验证。
在确定最佳pH值后，最后要确定最小蛋白量，即能够形成稳定探针的蛋白的最小量。
如果在制备探针时加入太多的蛋白，不仅造成浪费，而且更为严重的是容易造成探针凝聚，
并严重影响标记活性。
因为探针溶液中的游离蛋白容易抢先与标记位点结合，起到“封闭”
（Blocking）作用，而胶体金探针标记不上。
在标记位点希少、被标记物含量较少的情况下要特别注意。
这里需要特别指出的是，使用不同直径的胶体金与同一蛋白结合时，除了蛋白量完全
不同外，往往最佳pH也有一定变化。
因此，在探针制备每一环节应随时监测探针对分布情况、负染结合及活性。
1、抗血清的前处理
一般抗血清中IgG的含量为10-25%，而绝大部分为其它蛋白。
用抗血清直接制备探针其标记活性与特异性均不理想。
因此需去除其中多数杂蛋白。
但处理环节不宜太繁，在实验室设备与经验缺乏的情况下更是如此，否则会导致IgG活性的大幅降低。
如果你的实
验室在蛋白纯化方面有很强的技术支持，高度纯化后效果会更好。
大量工作表明，只用硫酸铵沉淀就可以得到足够纯度及高活性的IgG蛋白。
其基本步
骤如下：
（1）取抗血清0.2ml；
（2）加生理盐水（0.85%NaCI）0.3ml，混匀；
（3）逐滴加入饱和（NH4）2SO40.5ml，充分振荡混匀，4C静置1h;
（4）10000rpm/min离心20min，弃上清;
（5）加0.5ml生理盐水重悬浮，混匀；
（6）逐滴加0.25ml饱和（NH4）2SO4，充分振荡混匀，4C静置1h;
（7）10000rpm/min离心20min，弃上清;
（8）重复5〜8步骤一次；
（9）加生理盐水0.5ml重悬浮，混匀；
（10）生理盐水中透析12〜24h；
（11）在0.2MpH9.0硼酸缓冲液透析12〜24h；
（12）分装，即将使用时4C保存，备用-20C保存。
为最大限度保持抗体活性，整个过程应在4C下进行。
对于冻干抗血清或长时间保存的血清，将生
理盐水透析改为3MKCNS透析，促使聚合的多聚体解聚。
如果抗血清效价较低时，不宜准备胶体金探针。
2、亲和纯化抗体的处理
亲和纯化抗体多是一些商品化的通用抗体，即二抗。
一般为羊抗兔、羊抗鼠或羊抗人
的抗体。
这些抗体一般有两个问题，一是IgG分子往往聚集为多聚体分子，二是往往含有
较多的盐分。
因此前处理的目的在于脱盐和解聚。
其基本步骤如下：
（1）将亲和纯化抗体用生理盐水稀释为0.5-1mg/ml浓度
（2）在3MKCNS（硫氰酸钾）溶液中透析12h
（3）在2mMolpH9.0的硼酸缓冲液中透析12h（更换透析液数次）
（4）分装备用
其它蛋白可参考此方法进行。
但注意后一种透析液的pH值应与交联时pH值一致。
在实际运用中，一般省略去3MKCNS透析这一步，特别是当蛋白分子量较小，且为非糖
蛋白时。
我们建议在制备通用探针（如二抗IgG，ProteinA，ProteinG，Streptavidin）等时，
严格使用该方法，而制备直接标记探针时，也可以忽略处理步骤。
3、IgGFab片段的制备
一般来说体积较小的探针具有相对较高的标记活性。
主要原因在于胶体金颗粒较小时
有利于在标记溶液中的扩散运动；在胶体金直径一定时，蛋白分子量越小，金表面吸附的蛋白分子越多，活性位点也越密集，也容易于靶位点结合。
IgG分子量为150kD左右，由4个亚基组成，即两条重链（H）和两条轻链（L）。
用水解酶（木瓜蛋白酶）水解后可得到两种片段，即Fab和Fc。
其中Fab是具有抗原识别活
性的部分，回收后制备探针。
Fc能够与ProteinA和ProteinG特异性结合。
但这种分离只
能在有条件的实验室进行。
其基本过程如下：
（1）用PBS（pH7.0，含10mMEDTA，20mM盐酸半胱氨酸）溶解纯化的IgG
（2）加固化木瓜蛋白酶
（3）37C处理5h
（4）离心，去除固化木瓜蛋白酶（沉淀）
（5）过ProteinG柱
（6）纯化的Fab片段按前文方法做进一步处理
注：
Fab与胶体金结合的pH值为6.5
4、蛋白与胶体金结合最佳pH测定
（例纤维素酶，pI未知）
（1）取若干个1.5ml试管，分别加入1ml10nm胶体金；
（2）用25mMK2CO3将pH分别调为3,4,5,6,7,8,9,10;
（3）取一96孔培养板，按pH从低到高分别将上述胶体金分别取100I加入孔中，重
复三次；
（4）每孔分别加入3l浓度为1mg/ml的纤维素酶，混合，室温下放置10-15min;
⑸每孔分别加入20I浓度为10%NaCI溶液，混合，室温下放置10min;
（6）观察胶体金颜色变化，记录保持红色的最低pH（
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