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抗体的保存条件详解

发布时间:2024-10-22 16:19:40来源:

缘由:

        客户咨询购买的三鹰抗体放-20℃,购买的Santa抗体却要放4℃?购买的Biolegend重组蛋白(液体)如何保存,一次性用不完,是否需要分装,如何分装?
那抗体应该储存在什么温度条件?不同厂家、不同种类的抗体由于性质(固态、液态、标记与否)、产品添加剂(甘油、叠氮钠、牛血清蛋白、明胶)的不同,导致储存条件也有所差异。具体以厂家说明书为准。

抗体的稳定性:

         抗体是免疫系统中最重要的分子之一,其稳定性是自然进化筛选的结果。在众多物种中,抗体分子形成了保守而稳定的结构,分子中70% 氨基酸残基(免疫球蛋白结构域)以beta片层(beta-sheet)形式堆叠,形成紧密并能耐受蛋白酶作用的“三明治"结构,轻链和重链通过保守的二硫键形成具有三个结构域的免疫球蛋白,大大提高了分子本身的稳定性。
抗体主要涉及化学或物理不稳定性。化学不稳定性是指多肽或蛋白质结构内共价键的形成或破坏。蛋白质化学失活机制主要包括聚合作用、重要氨基酸的变化,如肽键在稀酸条件下被水解;半胱氨酸、色氨酸、甲硫氨酸的氧化;二硫键的还原;用金属离子修饰巯基形成硫醇盐;天冬酰胺与谷氨酰胺的脱酰胺;氨基酸消旋,寡聚蛋白解聚成单体等。而抗体结构的展开、解离、变性、聚集和沉淀被称为构象或物理不稳定性。
众所周知,储存条件(pH值、缓冲液类型、稳定剂、防腐剂、蛋白酶抑制剂、温度和反复解冻)在抗体稳定性中起着至关重要的作用。

保存温度

        每种样品均有其稳定的温度范围,温度升高会引起许多物理和化学变化,如温度升高10℃,氧化反应约加快数倍,酶促反应约增加1-3倍;又如多数蛋白在60℃以上开始变性,热变性通常是不可逆的,不利于物质的稳定存在。另外,适宜的温度(如室温)又是微生物污染的重要条件。而低温却可以抑制氧化、水解等化学反应及微生物生长,使微生物处于生命迟缓和隐蔽状态。故大多数生化样品选择低温保存,其稳定性可大大增加。
通常蛋白质短期在4℃中储存稳定,不稳定的蛋白质应储存在-20℃,而极不稳定的蛋白质存储在-70℃。然而在冷冻过程中会产生大量的小冰晶,形成更大的冰-水界面表面积,冰-水表面面积的增加与蛋白质构象的变化和蛋白质聚集的增加有关,因此需要避免反复冻融。
冻干粉抗体,稳定性高,可在-20℃、-80℃条件中长时间保存(长达数年),4℃环境也较为稳定。权衡各种因素,冻干粉抗体一般保存在-20℃,取用方便,保存时间长。粉末状抗体溶解后即变成液体状态抗体,保存条件发生变化。需要按照说明书或者液体抗体保存方法(最好分装)。

为什么抗原抗体需要避免反复冻融?

抗原或抗体的保存条件非常重要,只要条件得当,一般都可以保存几个月到几年。对于多数的抗原或者抗体而言,保存在-20℃或者-80℃是最佳的方法。
但是肯尼亚医学研究所的Carolyne M. Kifude等在测试抗原rPfHRP2 的稳定性中发现(Carolyne M. Kifude, etal. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay for Detection of Plasmodium falciparum Histidine-Rich Protein 2 in Blood, Plasma, and Serum,Clinical and Vaccine Immunology, 2008, 15(6): 1012–1018),反复冻融5次后,抗原的回收率开始迅速下降。
原因是冷冻过程中,容器的内壁产生的水冰晶体会产生“盐析”效应,从而使蛋白质和赋形剂越来越集中在容器的较慢冷冻中心。高盐和/或高蛋白浓度可导致冷冻过程中沉淀和聚集,解冻时不能完全逆转,从而使蛋白失效。
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那么,如何避免反复冻融

1、将抗体4℃保存,避免反复冻融。

Santa的抗体说明书显示4℃保存,请勿冷冻,抗体溶液含有0.1%的NaN3防腐。有实验显示冷冻后抗体活性反而损失一半以上。
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Jackson的抗体说明书也显示4℃保存,抗体溶液中居然还不含任何防腐剂。
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2、将抗体分装保存在-20℃或者-80℃,每次取一管解冻使用,避免反复冻融。

3、更多厂商的抗体需要保存在-20℃,如何避免反复冻融。

        一些研究人员为了防止反复冻融造成的损失,会在抗体中添加冷冻保护剂。许多冷冻保护剂富含羟基,优先吸附在蛋白质分子附近,使蛋白质优先水合并因此稳定。此外,冷冻保护剂可以通过延迟抗体溶液的冰结晶和共晶转变来减少抗体聚集。因此,冷冻保护剂可用于抑制冷冻/解冻诱导的抗体聚集。
        保护剂的实际冰点取决于保护剂的特性和浓度。当储存温度低于冷冻保护剂抗体溶液的冰点时,溶液才会凝固。然而,通常会发生玻璃化(快速冷却,低温时形成的一种高黏度的介于液态和固态之间、非晶体、透明的玻璃态),而不是冰晶形成,在玻璃化过程中,溶液固化而不形成晶体,因此抗原或抗体的结构完整性得以保持。
为提高稳定性,通常添加甘油至终浓度为 50%,将冰点降低至 -22°C ,此时将抗体保存在-20°C冰箱,不会被冰冻起来,避免了反复冻融。

蛋白质保存浓度

       通常蛋白质的浓度也是影响稳定性重要因素,一般蛋白质在高浓度(1 mg/ml或者更高)溶液中比较稳定,不容易降解,因为液态蛋白质容易受水化作用的影响,保存时浓度不能太低,否则可能引起亚基蛋白和辅助因子解离,会导致结构松散,稳定性下降而易于失活。
因此部分抗体试剂中加入了牛血清白蛋白(BSA)作为蛋白质稳定剂来防止降解。加入BSA能够抑制冷冻引起的蛋白质去折叠,通过增加蛋白质的起始浓度,能够增强在冻融过程中蛋白质制备物对损伤的耐受性。当蛋白质的起始浓度增高时,抗体变性的百分比也会下降。另一方面,加入的蛋白还能尽可能减少抗体由于管壁吸附所造成的损失。
当抗体稀释至工作浓度后,应当及时使用,在4℃尽量不要超过1天。

抗体的分装:

       分装可以最大限度地减少因反复冻融导致的损失,因为反复冻融会使抗体变性,导致抗体形成聚合物,从而降低抗体的结合能力。分装还可以最大限度地减少因多次移液引发的污染。
对于添加50%甘油的抗体,一般不需要分装。原因是添加50%甘油,冰点降为-22°C,当放在-20℃时保存不会结冰,不存在反复冻融风险;另外,抗体分装可能会降低抗体效价。由于抗体溶液体积一般都比较小,管壁的吸附作用、水蒸气的冷凝作用都不容忽视,两种效应会使得分装后抗体的有效浓度降低,效价降低。并且,分装体积越小,效价损失越大。
分装的量以一次实验用完为好,但最少每份不能少于 10 µl ,分装体积越小,储备液浓度就越容易受到蒸发以及管壁吸附的影响。复融后的分装抗体一次用不完,需将剩余母液保存在4℃,避免再冻起来,4℃可以短期保存(一到两周)。

防止污染

         微生物污染也是造成蛋白质降解的常见因素,为了防止微生物污染,首先要保证在无菌的环境下进行生产,并将叠氮钠作为抗菌剂加入抗体溶液中,终浓度为 0.02% (w/v)。其本质是呼吸链阻断剂,和氰化物一样可以阻断生物氧化呼吸链的最后一步。起到保持抗体活性的同时,还能达到最佳的抑菌效果。
       叠氮钠对大部分生物体有剧毒,能够阻断细胞色素电子传递系统。故含叠氮钠的抗体不适用于活细胞和体内实验。同时叠氮钠会抑制HRP活性,故也不能用于HRP-抗体的防腐。原因是叠氮钠的(CN-)离子能够与过氧化酶的铁离子结合,从而抑制其活性。
叠氮钠会干扰与氨基有关的结合,所以在抗体结合荧光素前应该进行去除叠氮钠,或者选择不含叠氮钠不含甘油的抗体。
由于叠氮钠剧毒,属于管制化学品,因此国内抗体厂家不少改成更安全的Proclin 300。

特殊抗体保存条件:

1、酶标抗体,碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶标记的抗体对于冷冻特别敏感,一般在4℃短期存储,长期保存最好是在终浓度为50%的甘油中于-20℃保存。虽然某些酶可在无保护剂的情况下于-20℃储存,但必须分装,反复冻融会降低酶活力或促进抗体聚集,影响抗体结合能力。

2、流式抗体(荧光素标记抗体),流式抗体由于标记物为荧光素(FITC、PE、APC等),对光十分敏感,需要避光保存。此外,荧光素特别是蛋白类荧光素,荧光基团是嵌在蛋白结构内部,冷冻会破坏蛋白的结构,从而影响荧光效率;而化学荧光基团在反复冻融之后也会淬灭,故一般采用不加甘油4℃避光保存。

 

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抗体为什么要4℃运输?

      一般抗体快递运输需要2-3天左右,所以需要在低温条件下来完成的。低温运输一般分为冰袋和干冰两种,由于大多数抗体都是4℃或-20℃保存,而干冰温度能达到-78.5℃,如果使用干冰运输,那么抗体将被冰冻,收到抗体保存时,按照说明书放4℃或者-20℃,抗体就多了一次冻融过程,所以运输过程中一般避免干冰运输,而选择4℃运输,最主要的目的是为了避免反复冻融影响抗体的活性。

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