内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁上的一种脂多糖,主要由类脂A、0-特异性多糖侧链和核心寡聚糖三部分组成。
内毒素的生物学功能:
1、致热性
2、对细菌细胞外膜有保护作用
3、诱导白细胞粘连分子粘连到内皮细胞上
4、刺激中性粒细胞,诱导其形态发生改变
5、促发凝血系统,导致弥散性血管内凝血
6、导致器官损伤,中毒性休克
7、诱导细胞凋亡
8、具有免疫佐剂活性
9、激活补体,发挥天然的免疫应答效应
内毒素的检测方法
鲎试剂法
具有快速、简便、灵敏度高和重复性好等优点,是目前检测内毒素的金标准。但这种方法有两大缺陷,检测结果易受样品本身的颜色及浊度影响,必须对样品进行前处理;需要捕杀大量保护动物鲎。因此,鲎试剂法的替代方法备受关注,如:罗氏蛋白染色法、焚光偏振法、同位素标记法、ELISA等,其中ELISA应用较为广泛。
ELISA
具有特异性好、准确性高等优点,可以直接检测含高浓度内毒素(如发热病人血清)的样本,但其检测灵敏度较當试剂法有较大差距,对于环境中的低浓度内毒素,往往需要进行样品预处理后才能检测。此外,使用的内毒素抗体产品剂量少、成本高,对温度、有机溶剂耐受性差,极大的限制了ELISA在环境样品内毒素检测中的应用。
利用分子印迹技术所制备的人工抗体(MIP),可特异性识别和结合IE分子,并具有稳定性好、能耐受高温高压和强酸强碱等特点,已广泛用于固相萃取、亲和层析等样品预处理和分析技术中。将MIP与ELISA技术相结合,可以充分发挥MIP的特异性吸附作用,高效分离和富集样品中残留的内毒素,同时在ELISA中引入发光物质进行检测,以提高内毒素检测的灵敏度和准确性。
内毒素的去除
内毒素分子结构复杂且不均一,导致内毒素可以多种方式与溶液中的蛋白质相互作用,形成复合物,大大增加了去除的难度。
内毒素的去除可采用亲合层析法、离子交换层析法、疏水层析法、凝胶过滤层析法、超滤法、吸附法等。
去除方法
亲合层析法
原理:利用被分离的生命大分子物质和特异性配体之间能可逆结合与解离;从内毒素的空间排布及立体结构的特点,筛选能与其互补亲和的配基
优点:简单快速,分离效率高,保留活性,作用力强,选择性高
不足:必须找到与分离物质合适的配体,成本高,范围受限
离子交换层析法
原理:内毒素在pH>2时带负电荷,与阴离子交换介质Q或DEAE基团有较强结合,可用高盐缓冲液或NaOH去除
优点:适于从碱性蛋白质中去除,成本低,吸附容量大
不足:不适合于溶液中存在其他带负电荷物质的情况
疏水层析法
原理:内毒素的脂肪A部份有很强的疏水性,在高盐下会凝集,无法挂上疏水层析柱
优点:可选择能结合目标蛋白的疏水介质而去除内毒素
不足:适用对象受限
凝胶过滤层析法
原理:内毒素多为多聚体,根据分子大小可以有效分离
简单有效
不足:处理量小,耗时长
超滤法
原理:原液及保护剂的分子量与内毒素分子量差别较大,选择合适的超滤膜
优点:适用于目标产物分子量小的溶液
不足:活性损失大
吸附法
原理:热原在水溶液中可被活性炭、石棉、白陶土等吸附而除去
优点:适合于组分较为简单的小分子的溶液中去除
不足:易吸附有效成分,残余活性炭不易去除