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乙酰胆碱酯酶(AchE)检测:技术参数深度解析

2025-07-02

乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AchE)是一种关键的酶,在神经系统中负责分解乙酰胆碱,调节神经传递过程。其活性变化与多种疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病、有机磷中毒等)密切相关。在农业领域,AchE 活性检测是农药残留检测的重要手段。本文聚焦于乙酰胆碱酯酶检测的关键技术参数,为科研人员和检测技术人员提供技术指导。

检测方法的核心指标

比色法检测原理与参数

比色法是基于 AchE 催化水解乙酰胆碱(Acetylcholine, ACh)产生胆碱和乙酸,胆碱进一步与显色剂(如硫代醋酸)反应生成具有颜色的产物。常用底物是对硝基苯乙酰胆碱(p-Nitrophenyl Acetate),其水解产物对硝基苯酚在 400-410 nm 处有特征吸收峰。该方法的检测灵敏度通常为 0.1-0.5 U/mL,线性范围可达 0-5 U/mL。比色法试剂盒的关键技术参数包括显色剂稳定性(通常在 2-8°C 下可稳定保存 6 个月)、显色反应时间(一般为 5-15 分钟)和比色波长准确性(±2 nm)。显色剂的纯度和稳定性直接影响检测结果的准确性,优质试剂盒中的显色剂纯度应高于 98%。

荧光法检测原理与参数

荧光法利用荧光标记的底物(如 7-甲基伞形酮乙酰胆碱,7-MU-Acetylcholine)实现 AchE 活性检测。在 AchE 催化下,底物水解生成具有强荧光特性的 7-甲基伞形酮。该方法具有更高的灵敏度(检测限可低至 0.01-0.05 U/mL)和更宽的线性范围(0-10 U/mL),适合检测低活性样本(如早期神经退行性疾病患者脑脊液)和高活性样本(如农药暴露后的生物样本)。荧光法试剂盒的关键技术参数包括激发波长(通常为 360-380 nm)、发射波长(450-460 nm)、荧光强度线性相关系数(R2>0.99)和背景荧光干扰水平(通常低于检测信号的 5%)。荧光标记底物的量子产率和稳定性是影响检测灵敏度的关键因素,优质试剂盒中的荧光底物量子产率应高于 0.7。

试剂盒的关键组成成分与性能

酶辅因子与稳定剂

AchE 检测试剂盒中通常包含乙酰胆碱、硫代醋酸等底物和辅助试剂。乙酰胆碱的浓度一般为 1-5 mM,硫代醋酸的浓度为 0.1-0.5 mM。这些成分的纯度和稳定性直接影响检测结果的准确性。优质试剂盒中的乙酰胆碱纯度应高于 99%,硫代醋酸纯度应达到分析纯级别。此外,试剂盒中添加的稳定剂(如 BSA、甘油)可防止酶和底物的降解,确保试剂在有效期内的稳定性。例如,某品牌试剂盒通过添加 2% 的 BSA 和 10% 的甘油,使试剂在 4°C 下保存 12 个月后活性保持率仍高于 95%。

底物与显色剂的纯度与效率

底物(如对硝基苯乙酰胆碱或 7-MU-Acetylcholine)的纯度和稳定性是影响检测灵敏度的关键因素。对硝基苯乙酰胆碱的浓度通常为 0.5-2 mM,其纯度应高于 98%。对于荧光底物 7-MU-Acetylcholine,浓度范围为 0.1-0.5 mM,纯度应达到 99% 以上。显色剂(如硫代醋酸)的纯度应高于 97%,其显色效率(单位时间内颜色变化速率)应与 AchE 活性呈良好的线性关系。优质试剂盒应提供底物和显色剂的批间一致性数据,确保不同批次试剂的检测结果可比。

检测系统的质量控制与验证

标准曲线的制备与验证

标准曲线的制备是确保检测结果准确性的基础。使用已知活性的 AchE 标准品,按照试剂盒说明书的步骤进行检测,绘制吸光度值或荧光强度与酶活性的标准曲线。优质试剂盒的标准曲线应具有良好的线性关系(R2>0.98),斜率应稳定在指定范围内。例如,对于比色法试剂盒,标准曲线的斜率通常在 0.05-0.15 吸光度单位/U/mL 之间。验证标准曲线的批内和批间重复性,确保三次独立实验的标准曲线斜率变异系数(CV)小于 5%。通过标准曲线验证,可以评估试剂盒的准确性和可靠性。

阳性与阴性对照的设置与意义

在每次检测实验中,设置阳性对照(如纯化的 AchE 酶溶液)和阴性对照(如经过热变性处理的样本或空白反应体系)至关重要。阳性对照用于验证试剂盒的检测灵敏度和线性范围,其检测结果应落在标准曲线的线性范围内。阴性对照则用于评估体系背景信号和非特异性反应,其吸光度或荧光强度应低于检测限的两倍。通过对比阳性、阴性对照和样本的检测结果,可有效判断实验数据的可靠性和准确性。例如,在检测有机磷农药残留时,阳性对照可使用已知浓度的有机磷农药处理后的样本,阴性对照则使用未处理的空白样本,通过对比检测结果,可以准确评估农药对 AchE 活性的影响。