酶联免疫吸附测定(ELISA)是一种高灵敏度、高特异性的常用免疫学检测技术。为了获得准确、可靠和可重复的实验结果,除了严谨的操作,对关键实验条件进行优化和标准化至关重要。本文将从ELISA原理出发,详细阐述实验中需要选择和优化的核心条件,帮助您提升实验成功率。
一、 ELISA试剂盒基本原理回顾
在深入探讨条件选择之前,我们首先需要理解ELISA的核心原理。目前最常用的是双抗体夹心法,其基本步骤如下:
1. 包被:将捕获抗体固定于微孔板底部。
2. 封闭:加入封闭缓冲液(如BSA、脱脂牛奶),覆盖未被抗体占据的孔板表面,防止非特异性吸附。
3. 加样:加入待测样本或标准品,样本中的目标抗原与捕获抗体结合。
4. 孵育与洗涤:洗去未结合的物质。
5. 加检测抗体:加入生物素标记或酶标记的检测抗体,与目标抗原的另一位点结合,形成“抗体-抗原-抗体”夹心结构。
6. 再次孵育与洗涤:洗去未结合的检测抗体。
7. 加酶标物(如为生物素标记系统):加入链霉亲和素-辣根过氧化物酶(SA-HRP)等。
8. 孵育与洗涤:洗去未结合的酶标物。
9. 加底物显色:加入酶促反应底物(如TMB),酶催化底物产生有色产物。
10. 终止反应:加入终止液(如稀硫酸),终止酶反应,溶液颜色由蓝变黄。
11. 检测:使用酶标仪在特定波长(如450nm)下测定各孔的吸光度(OD值)。OD值与样本中目标抗原的浓度成正比。
理解了这一过程,我们就能够清晰地识别出每个步骤中需要优化的关键节点。
二、 具体需要选择和优化的实验条件
1. 样本的选择与处理
样本类型:根据试剂盒说明选择合适的样本,如血清、血浆、细胞培养上清、组织匀浆液等。不同类型的样本基质效应不同。
样本收集与储存:确保样本收集过程规范,避免反复冻融(建议分装储存于-80°C),以防止目标蛋白降解或失活。
样本前处理:
稀释:对于高浓度样本,需使用推荐的稀释液进行预实验以确定最佳稀释倍数,确保OD值落在标准曲线的线性范围内。
离心:澄清的样本(如血清、细胞上清)应在加样前充分离心,去除沉淀或颗粒物,避免堵塞加样头或影响光路。
复杂样本:对于组织匀浆液等复杂样本,可能含有干扰物质,需进行额外的纯化或稀释。
2. 试剂准备与稳定性
复溶与稀释:严格按照说明书配制标准品、检测抗体和酶结合物。使用推荐的稀释液,并确保充分混匀。
稳定性:注意各试剂,尤其是酶和底物,对光和温度的敏感性。复溶后的试剂应在规定条件下(通常为4°C或-20°C)保存,并在有效期内使用。避免反复冻融。
3. 孵育条件
这是实验条件优化的核心,直接影响抗原抗体反应的效率。
温度:大多数ELISA反应在37°C或室温(25°C) 下进行。37°C可加速反应,缩短孵育时间;室温更温和,易于控制。关键:整个实验过程中必须保持恒定的孵育温度。
时间:每个步骤的孵育时间需遵循说明书。时间过短可能导致结合不充分,灵敏度下降;时间过长则可能增加非特异性背景。可根据预实验结果进行微调。
振荡:在孵育期间进行低速振荡(300-500 rpm) 可以促进液体混匀和分子接触,提高结合效率,使结果更均一。
4. 洗板
洗板是去除未结合物质、降低背景的关键步骤,也是最容易出问题的环节之一。
洗涤液:通常使用含吐温-20的PBS或Tris缓冲液。吐温-20作为去污剂,可以减少非特异性吸附。
洗涤次数与体积:严格按照说明书进行,通常为3-6次。每次加入的洗涤液要足量(通常为300-350μL/孔)。
洗涤方式:
手动洗板:需注意加液力度,避免交叉污染。甩干板孔时动作要迅速、果断,并用吸水纸彻底拍干。
自动洗板机:确保洗板机管道通畅,针头对准,洗板程序设置正确。定期校准和维护。
5. 显色与终止
底物孵育时间:底物反应时间需要精确控制。时间过短,信号弱;时间过长,背景过高,甚至可能出现“钩状效应”(高浓度样本信号反而降低)。建议在显色后(尤其是TMB变蓝时)立即终止。
避光:底物对光敏感,显色步骤应在避光条件下进行。
终止反应:加入终止液后,颜色应从蓝色变为黄色。加入终止液后,应在规定时间内(通常为30分钟内)完成读数,因为反应已停止,但颜色可能随时间缓慢变化。
6. 检测与数据分析
读数波长:使用双波长读数,检测波长(如450nm) 和参考波长(如630nm或570nm)。参考波长可以扣除板底、指纹、划痕等造成的光学干扰,使数据更准确。
标准曲线:确保标准品的OD值呈良好的梯度,R2值通常要求 > 0.99。选择适当的曲线拟合方式(如四参数逻辑(4PL)曲线拟合最适合ELISA数据)。
复孔设置:建议样本和标准品均设置复孔(至少2个),以评估实验的重复性,并取平均值计算结果。
三、 常见问题与优化方向
背景过高:检查封闭是否充分、洗涤是否彻底、抗体浓度是否过高、试剂是否被污染。
灵敏度低/信号弱:检查试剂是否失效、孵育时间或温度是否不足、样本中目标物浓度是否过低或降解。
重复性差:检查操作是否一致(特别是加样和洗板)、酶标板边缘效应(确保孵育在湿盒中或环境均一)、复孔间混合是否充分。
成功的ELISA实验是“优质试剂盒”与“优化实验条件”的完美结合。我们强烈建议用户在开始正式实验前,进行预实验来摸索和确认最适合自身实验体系的条件。建立标准操作程序(SOP)并严格遵守,是获得可靠、可重复数据的根本保障。
希望本指南能帮助您更好地理解和优化ELISA实验。如您有任何技术问题,欢迎随时联系我们的技术支持团队。