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    絲綢微痕分離新技術
    發布時間:2020-02-28


    絲綢由蠶絲織成,蠶絲的主要物質是絲素蛋白,絲素蛋白是由18種氨基酸以肽鍵形式按照一定的空間構像形成的蛋白質類高分子材料,其中具有【GAGAGS】序列的氨基酸序列為絲素蛋白的特征多肽(圖1)。



    圖1  絲素蛋白分子結構示意圖


    由于蛋白質的有機材質屬性,導致絲素蛋白易受多種因素影響而降解,外界的水、熱、氧氣、光照、酸、堿、微生物、污染物等環境因素協同作用,不可避免地造成絲素蛋白變性、空間構象受損、分子鏈斷裂,這種趨勢如同水往低處流一般的自然,無法逆轉。

    不難想象,在漫長的歷史進程中,當年埋入墓葬或遺址中的絲織品早已失去了實體面貌,降解成多肽、氨基酸甚至化學元素,或者成為痕跡,或者化入泥土,在肉眼下已經無法辨識,至使我們難以獲取更多的實物來探尋絲綢的起源,且年代越早的證據越難尋覓。此時,我們的搜索目標聚焦到分子層面,也就是絲素蛋白的分子標識物——【GAGAGS】特征多肽。



    圖2  良渚反山23號墓


    1986年,杭州市北余杭反山23號墓中出土了目前所知中國發現最早最為完整的織機構件(圖2),年代應屬良諸文化中期偏早, 距今約5000~4800年。精美玉織機出土時兩組構件相距約35厘米,推測其間原應有木質桿棒,桿上或許有經線緯線,只是年代久遠,這些有機材質都化為虛無。

    化作塵泥碾作土,于無形處尋絲蹤,其中難度可想而知。絲綢文物微痕檢測可以歸屬于蛋白類有機質殘留物的分析檢測范疇,近年來,隨著科技考古學的蓬勃發展,有機質殘留物的分析檢測逐漸成為國內外科技考古領域研究的熱點方向之一,通過采用各種現代科技研究手段,對墓葬或遺址中的殘留物進行辨識、提取、分析、鑒定,由此豐富現有的考古信息。

    絲綢文物微痕檢測技術體系主要瞄準印痕、殘留物、土樣中的絲綢微痕,從中提取古代絲綢的信息,旨在拓展紡織考古的時空范圍,為絲綢起源提供新的考古學實證。


    如何進一步優化絲綢文物微痕檢測技術體系?不斷降低復雜樣品中絲綢微痕的檢測下限?此時,樣品的富集、提純和分離就顯得尤為重要。針對古代織物痕跡和土壤殘留物成分復雜、含量少的樣品,在檢測分析前對樣品進行富集和提純,可以減少交叉反應,這是技術體系得以優化的關鍵所在。

    因此,基于現有的酶聯免疫技術尋找一種富集效率高、靈敏度高、速度快、重復性較好,容易操作的分離方法,對絲綢微痕進行鑒定顯得尤為重要,此時免疫磁珠分離技術(IMB)進入研究視野。

    免疫磁珠分離技術(Immunomagnetic beads separation technique, IMB)是將免疫學反應的高度特異性與磁珠特有的磁響應性相結合的一種新的免疫學技術,是一種特異性強、純化靈敏度高的分離富集技術,其中原理并不復雜(圖3)。



    圖3  免疫磁珠分離富集原理圖


    第一,人工制備磁珠,在制備過程中,有兩點很重要,一是要向磁珠里面加入鐵成分,使之具有磁響應性,能被磁鐵磁力所吸引,二要在磁珠中裝載一定的功能基團,這些基團的最大功能就是結合絲素蛋白抗體;

    第二,將絲素蛋白特征抗體結合到磁珠的功能基團上,此時磁珠就化身為免疫磁珠,具有免疫學反應的高度特異性,可以承擔起到復雜考古樣品中尋找抗原(絲素蛋白分子標識物)的使命。

    第三,將免疫磁珠投放到待檢樣品中去尋找絲綢微痕,此時的樣品大多為來自墓葬或者遺址的土樣,或許絲綢曾經存在過,但是如今已化作肉眼不可見的微痕。尋找絲綢微痕可謂“大海撈針”,免疫磁珠就是尋找絲綢微痕的搜索引擎,一旦在復雜樣品中找到了表征絲綢存在的微弱信號,免疫磁珠就會毫不猶豫地與之特異性結合,形成抗原-抗體-磁珠免疫復合物。

    第四,這種復合物具有較高的磁響應性,在外加磁鐵磁力的作用下定向移動,使復合物與其他雜質快速分離富集,從而縮短反應和檢測時間,提高檢測靈敏度及檢測效率。

    作為樣品的預處理技術,免疫磁珠分離富集可提高酶聯免疫吸附檢測的靈敏度和檢測下限,已有樣品的 ELISA檢測結果可以支持上述結論。



    圖4 免疫學檢測結果


    圖4中,PBS為陰性對照,silk fibroin為陽性對照。A是對樣品1直接進行ELISA檢測的結果,B是樣品1經過IMB富集后再進行ELISA檢測的結果,C是對樣品2直接進行ELISA檢測的結果,D為樣品2經過IMB富集后再進行ELISA檢測的結果。

    免疫磁珠技術在分子水平的分離富集純化方面具有獨特優勢。相信隨著研究的深入,免疫磁珠技術再結合精確高效的檢測方法,將得到具有高靈敏性、高精確性、高穩定性的檢測效果,在絲綢微痕檢測領域的應用具有廣闊前景。


    圖文源于網絡

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