Immunoassay and dioxin detection

1.抗體免疫 (immunoassay) 2.細胞免疫 免疫 immune response 1.抗體免疫 (immunoassay) 2.細胞免疫

抗體免疫 抗體(antibody) 免疫球蛋白 (immunoglobulin) blood, blood plasma, serum B cell (分化) 漿細胞 (plasma cell) 分泌 抗體(antibody) 免疫球蛋白 (immunoglobulin) Selection theory blood, blood plasma, serum

抗原(antigen) 免疫原(immunogen) 抗原 : 通常是蛋白質、多醣、核酸 表位 (epitope): 抗原上與抗體結合的區域

半抗原(hapten) hapten carrier

抗體 IgM IgG IgA IgD IgE

IgG immnunoglobulin G paratope

ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) immunoassay ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)

Immunochromatography (Lateral flow test) anti- (mouse antibody) antibody Ab-Au nanoparticles 金奈米粒子的應用: 驗孕片之原理 (免疫層析法)

層流法生物感測器原理示意圖 奈米金粒子為酒紅色

Gold nanoparticles The Lycurgus Cup dates from Roman times. The glass appears green in daylight (reflected light), but red when light is transmitted from the inside of the vessel.

Gold nanoparticles in assay their easily controllable-size distribution long-term stability and friendly biocompatibility with antibodies, antigen proteins, DNA and RNA

戴奧辛:世紀之毒 低濃度高毒性 高熔點、高沸點、脂溶性 不易分解 主要由燃燒行為產生 包括廢棄物焚化、森林火災等 dioxin detection 戴奧辛:世紀之毒 低濃度高毒性 高熔點、高沸點、脂溶性 不易分解 主要由燃燒行為產生 包括廢棄物焚化、森林火災等

戴奧辛(dioxin) 210種不同的化合物 75 Polychlorinated dibenzo-P-dioxins 135 Polychlorinated dibenzofurans (呋喃) 此210個同類物中共有17個具有毒性 2,3,7,8-四氯聯苯戴奧辛(2,3,7,8-TCDD)毒性最強 209個多氯聯苯(PCB)化合物 12個具類似戴奧辛的毒性 (dioxin-like congener PCB)

Tavakoly Sany, S. B. , Narimani, L. , Soltanian, F. K. , Hashim, R Tavakoly Sany, S.B., Narimani, L., Soltanian, F.K., Hashim, R., Rezayi, M., Karlen, D.J., Mahmud, H.N.M.E. An overview of detection techniques for monitoring dioxin-like compounds: Latest technique trends and their applications (2016) RSC Advances, 6 (60), pp. 55415-55429.

毒性當量（toxic equivalent quantities,TEQ） 環境中戴奧辛以混合物形式存在，把不同的戴奧辛分別 折算成相當於2,3,7,8-TCDD 的量來表示，稱為毒性當量 （toxic equivalent quantities, TEQ） 毒性當量因數（toxic equivalent factor，TEF） 將毒化物的毒性與2,3,7,8-TCDD 的毒性相比得到的係數 。 樣品中某毒化物的濃度與其毒性當量因數TEF 的乘積， 即為其毒性當量TEQ。

Toxic Equivalent Factors

世紀之毒 戴奧辛maximum residue level(MRL) 美國飲用水標準：0.00000003mg/L (0.03ppt) https://www.epa.gov/ground-water-and-drinking-water/national-primary-drinking-water-regulations#one 美國乳製品的含量標準:1 ppt 我們都知當戴奧新是一種對生物體有害的物質，甚至有世紀之毒之稱。戴奧辛進入人體的方式少部分來自呼吸及污染的水源，大部分來自食物, 具有高度脂溶性，所以常經由食物鏈途徑累積在生物體內。 因此戴奧辛的污染對整個環境來說都是一個潛在的危機， 除了避免產生戴奧辛之外 如何能在最短的時間裡用最有效的方法來檢測出此環境污染因子，變成一件刻不容緩的事。

食品中戴奧辛限值

dioxin detection all components ? final TEQ Tavakoly Sany, S.B., Narimani, L., Soltanian, F.K., Hashim, R., Rezayi, M., Karlen, D.J., Mahmud, H.N.M.E. An overview of detection techniques for monitoring dioxin-like compounds: Latest technique trends and their applications (2016) RSC Advances, 6 (60), pp. 55415-55429.

高解析氣相層析/高解析質譜法（HRGC/HRMS） 戴奧辛的標準檢測方法 費用非常昂貴，一個樣品的檢測大約要數萬~數十萬元

dioxin detection all components ? final TEQ Tavakoly Sany, S.B., Narimani, L., Soltanian, F.K., Hashim, R., Rezayi, M., Karlen, D.J., Mahmud, H.N.M.E. An overview of detection techniques for monitoring dioxin-like compounds: Latest technique trends and their applications (2016) RSC Advances, 6 (60), pp. 55415-55429.

戴奧辛在生物體內的作用機制 dioxin aryl hydrocarbon receptor (AhR) AhR nuclear translocator dioxin toxic effects including apoptosis (programmed cell death) etc aryl hydrocarbon receptor (AhR) 戴奧辛影響細胞生理反應的機轉很多，其中研究最廣泛的是芳香族碳氫化合物受器訊息傳遞路徑(Aryl hydrocarbon receptor pathway) 。AHR是存在於細胞質中具有 Helix Loop Helix(HLH)基本構型的蛋白質，它能夠與chaperone蛋白，例如與兩個Heat Shock Protein 90(HSP90)單體作用形成複合物。當TCDD或是其他異構物進入細胞後會和AHR與HSP90所形成的複合物結合，被活化的AHR複合物進入細胞核後解離，與AHR的核內結合對象AHR nuclear translocator (ARNT)結合形成二聚體（heterodimer）,被帶到DNA上的dioxin response elements，進而誘發後面的基因作用，例如人類、老鼠CYP1A1基因 及老鼠PKC基因的誘發作用，或是的老鼠PEPCK基因的抑制作用。 XRE CYP1A1 or other genes cytoplasm (細胞質) nucleus (細胞核) 戴奧辛影響生理反應的機轉很多，其中研究最廣泛的是芳香族碳氫化合物受器訊息傳遞路徑

Chemically Activated Luciferase Expression （CALUX）細胞檢測方法 老鼠肝癌H4IIE 細胞株（rat-hepatoma，H4IIE）接上冷光基因（luciferase gene）作為報告基因 CALUX 法所需要的時間約3~4 天，但費用較少並具有大量處理樣品的優點。 敏感度不足 但可確定chemical是否為dioxin-like congener Tavakoly Sany, S.B., Narimani, L., Soltanian, F.K., Hashim, R., Rezayi, M., Karlen, D.J., Mahmud, H.N.M.E. An overview of detection techniques for monitoring dioxin-like compounds: Latest technique trends and their applications (2016) RSC Advances, 6 (60), pp. 55415-55429.

One famous example is the firefly luciferase. Luciferase is a generic term for the class of oxidative enzymes used in bioluminescence. One famous example is the firefly luciferase. In luminescent reactions, light is produced by the oxidation of a luciferin luciferin + O2 → oxyluciferin + light luciferin + ATP → luciferyl adenylate + PPi luciferyl adenylate + O2 → oxyluciferin + AMP + light

dioxin detection all components ? final TEQ Tavakoly Sany, S.B., Narimani, L., Soltanian, F.K., Hashim, R., Rezayi, M., Karlen, D.J., Mahmud, H.N.M.E. An overview of detection techniques for monitoring dioxin-like compounds: Latest technique trends and their applications (2016) RSC Advances, 6 (60), pp. 55415-55429.

免疫分析法 免疫分析的方法主要是利用抗體對於抗原的親和力使抗原與抗體 結合 做為整個分析方法的基礎。 酵素連結免疫吸附分析Enzyme-linked immunosorbentassay，ELISA） 電化學生物感測器Electrochemical biosensor） 表面電漿共振子免疫感測器（Surface plasmon resonance immunosensor） 壓電晶體生物感測器（Piezoelectric quartz crystal microbalance biosensor） 在定性上，抗體抗原之間結合力強、專一而且快速 但免疫分析法是以抗2,3,7,8-TCDD 之抗體來偵測， 戴奧辛中毒性不一樣的異構物，其與該抗體的親和力和與AhR- ARNT的親和力不同，導致毒性當量因數無法以此法準確測量， 這將導致樣品毒性值與前述兩方法不同。

競爭型免疫層析法