光纖式粒子電漿共振生化感測器進行溶液中甲基安非他命之定量

A Fiber Optic Particle Plasmon Resonance Immunosensor for Highly Sensitive Detection of Methamphetamine.

林敏琇(Min-Hsiu Lin)

指導教授 ： 周禮君

國立中正大學/理學院/化學暨生物化學系/碩士(2013年)

摘要

濫用藥物一直是當今重要的社會議題，根據統計，台灣目前至少有四十萬以上的吸毒人口，其中甲基安非他命( MA )為最流行濫用藥物之一，吸食甲基安非他命將導致情緒和記憶損傷，甚至造成精神病等症狀，更嚴重的是此藥會造成依賴、上癮及無法控制的強迫使用，對身體和社會的傷害不容小覷，而藥物的濫用數目有逐年增加的趨勢，有鑒於此，濫用藥物的檢測機制更顯其重要，如何發展出便捷又快速的檢測系統，一直是嚇阻濫用藥物情形擴大的重要研究課題。
甲基安非他命以口服或靜脈注射等方法進入人體內，藉由腎絲球過濾後，以原型態經由尿液排出，此為主要代謝模式，而尿液亦為目前檢測毒品時最主要的檢體。根據行政院衛生署規定，尿液中如含有500 ng/ml以上之甲基安非他命便判定為陽性，一般常見檢驗儀器為GC-MS，可檢測出的最低濃度值為100 ng/ml。
本研究使用實驗室開發之光纖式粒子電漿共振( Fiber Optic Particle Plasmon Resonance，FOPPR )生化感測器作為檢測平台，而實驗策略則是使用MA-Bovine serum albumin ( MA-BSA )、MA和抗體( Anti-MA )進行競爭，此兩種競爭方式為 :
1. 直接競爭法 : 將Anti-MA修飾於光纖表面，注入MA-BSA，再打入MA，藉由MA競爭掉MA-BSA得訊號變化。
2. 間接競爭法 : 將MA-BSA修飾於光纖感測區，並且打入固定濃度之Anti-MA和不同濃度之MA，觀測訊號變化。
以兩種方式進行溶液中甲基安非他命之定量，結果發現以間接競爭法有較佳的再現性和較廣的MA濃度線性範圍1~1000 ng/ml ( ppb )，且偵測極限為0.69 ng/ml。
檢測尿液中甲基安非他命的實驗部分，以PBS buffer含有體積比為1 %的尿液檢體溶液注入晶片，結果顯示並沒有折射率變化、顏色干擾或是非特異性吸附的行為發生，且訊號變化量皆座落於誤差線中，證明以此稀釋條件作為尿液中定量MA的濃度檢測是靈敏且可行的。

關鍵字

抗原抗體結合動力學常數 ； 免疫學競爭法 ； 小分子檢測 ； 甲基安非他命 ； 漸逝波感測 ； 粒子電漿共振 ； 奈米金粒子 ； 抗原抗體結合熱力學常數

並列摘要

A fiber optic particle plasmon resonance (FOPPR) immunosensor has been designed for analysis of low-molecular-weight compounds. High sensitivity detection of methamphetamine (MA) at ultra-low concentration is realized by using two competitive immunoreaction schemes based on particle plasmon resonance (PPR) detection and the use of a MA-BSA (bovine serum albumin) conjugate. The sensing strategy is based on the competitive immunoreaction of an immobilized antibody between an antigen and an antigen-protein conjugate.
The first competitive scheme is based on a direct competitive immunoreaction employing immobilized anti-MA on the fiber probe. MA-BSA interacts with the antibody cause a decrease in the intensity of the sensor response. Then the signal change is used to determine the concentration of MA in a concentration range of 100~1000 ng/ml (ppb), but the reproducibility is less favorable. The limit of detection for MA by the first scheme was determined to be 8.83 ng/ml.
The second competitive scheme is based on an indirect competitive immunoreaction. MA-BSA was immobilized on the fiber probe. With a constant concentration of anti-MA solution (20 µg/ml), the presence of MA in the sample will decrease the sensor response because of the inhibition effect of MA. Based on this inhibition principle, we demonstrate that the FOPPR sensor is capable of determining the concentration of MA sensitively in a large linear dynamic range of 1~1000 ng/ml and with good reproducibility. The limit of detection for standard samples of MA by the second scheme was determined to be 0.69 ng/ml.
Moreover, it was found that the sensor can detect MA in PBS solution containing 1% human urine without interference by nonspecific adsorption.

並列關鍵字

Kinetic constants of antigen-antibody binding reaction ； Competitive FOPPR ； Detection of small molecules ； Methamphetamine ； Evanescent wave ； Particle plasmon resonance ； Gold nanoparticles ； Thermodynamic constants of antigen-antibody binding reaction

參考文獻

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