莱姆病螺旋体基因型SPR鉴定技术的研究 (2009年)

采用自行设计组装的一套新型表面等离子体子共振( SPR)传感器,并通过测量计算免疫反应动力学参数———解离常数 K D,对吉林地区常见的莱姆病螺旋体基因型( B.afzelii型和 B. garinii型)进行了鉴定研究。根据实验动物和实际病患血清的鉴定结果可以初步证明,采用波长型 SPR传感器鉴定莱姆病螺旋体基因型具有操作简单、节省时间以及仪器易于小型化、便于推广等特点。 ### 莱姆病螺旋体基因型SPR鉴定技术的研究 #### 概述 本文介绍了一种基于表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）技术的新型传感器，该传感器能够用于鉴定莱姆病螺旋体的特定基因型。通过测量免疫反应中的解离常数\(K_D\)，研究人员成功地对吉林地区常见的两种莱姆病螺旋体基因型（B. afzelii型和B. garinii型）进行了准确鉴定。这一技术不仅简化了鉴定过程，还提高了鉴定效率，同时设备的小型化使其更易于推广。 #### 表面等离子体共振（SPR）技术原理 表面等离子体共振技术是一种利用光与金属表面相互作用产生的特殊现象来进行物质检测的技术。当特定波长的光入射到金属薄膜表面时，如果满足一定条件，就会激发金属表面的电子集体振荡，产生所谓的表面等离子体波。这种波的存在会导致反射光强度的变化，通过监测这些变化可以得到被测物质的信息。在莱姆病螺旋体基因型鉴定中，SPR传感器通过检测抗原与抗体之间的结合来测定它们之间的结合强度，进而区分不同的基因型。 #### 实验材料与方法 本研究使用的材料包括： - BSK（Barbour-Stoner-Kelly）培养基、莱姆病IFA抗原片、莱姆病人血清、螺旋体代表菌株PD91和FP1由吉林省疾病预防和控制中心提供。 - PD91和FP1免疫兔获得的抗血清为自制。 - 羊抗兔IgG和BSA来自鼎国生物公司。 - 甘油、乙醇、氢氧化钠、氯化钠、磷酸二氢钠及磷酸氢二钠均为分析纯，购自北京化工厂。 - 3-巯基丙酸（MPA）和N-羟基琥珀酸亚胺（NHS）为Sigma公司产品。 自行设计的SPR传感器装置主要包括： - 白色发光二极管（Everlight Electronics Co. Ltd.，中国台湾）作为光源。 - 自制流通池（180μL）用于样品检测。 - 光纤连接至HR2000CG小型光谱仪（Ocean Optics Inc.，美国）以收集数据。 - 透镜、棱镜以及偏振片等光学器件由长春光学精密机械与物理研究所提供。 - 国产超净工作台、隔水式电热恒温培养箱、TGL-16G台式高速离心机、低温冰箱和德国Heraeus高速离心机等其他辅助设备。 #### 研究背景与意义 莱姆病是一种由伯氏疏螺旋体引起的传染病，对人类健康构成严重威胁。莱姆病螺旋体的基因型研究对于疾病的诊断、治疗以及疫苗开发具有重要意义。目前，莱姆病螺旋体已知存在多种基因型，其中B. afzelii型和B. garinii型在中国吉林地区较为常见。了解这些基因型的分布情况有助于更好地控制疾病的发生和发展。 #### 研究方法与步骤 研究过程中采用了以下步骤： 1. **抗原抗体反应**：利用抗血清与目标螺旋体发生特异性结合反应。 2. **SPR信号检测**：通过SPR传感器检测抗原抗体复合物形成的动态平衡状态。 3. **解离常数\(K_D\)计算**：根据抗原抗体复合物的结合稳定性计算解离常数，从而确定样本中螺旋体的具体基因型。 #### 结论与展望 通过上述研究方法，研究团队成功实现了对吉林地区常见莱姆病螺旋体基因型的快速鉴定。相比于传统的鉴定方法，SPR技术展现出显著的优势，包括操作简便、耗时短以及设备易于小型化等特点。这为莱姆病的早期诊断和防控提供了新的工具和技术支持。未来，这项技术有望进一步优化并应用于更广泛的临床实践中，为提高莱姆病的诊断效率和减少患者痛苦做出贡献。