Phân tử kháng thể được cấu tạo từ bốn chuỗi polypeptide, liên kết với nhau bằng cầu nối dissulfur (-s-s), trong đó có hai chuỗi nặng H giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹL cũng giống hệt nhau. Kháng thể được chia thành nhiều lớp khác nhau: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. Trong các lớp globulin miễn dịch có IgG chiếm khoảng 75-85% tổng số globulin miễn dịch của cơ thể. Chúng có cấu trúc gần giống nhau gồm chuỗi nặng và nhẹ, cấu trúc chuỗi nhẹ của các loại kháng thể này nói chung là như nhau, chúng chỉ có khác nhau ở chuỗi nặng. Bề mặt của kháng thể IgG được mô tả như trong hình 1.2.9.
tương ứng nhờ các vùng biến đổi. Khi kháng nguyên tiếp xúc với kháng thể do kháng nguyên đã kích thích sinh ra thì phản ứng kết hợp kháng nguyên-kháng thể xảy ra một cách đặc hiệu.(hình 1.2.10).
Hình 1.2.10: Sự gắn kết kháng nguyên-kháng thể.
Phản ứng kháng nguyên - kháng thể là cơ sở để xây dựng những phương pháp, kỹ thuật miễn dịch học thường sử dụng trong mục đích y học như chẩn đoán các bệnh ung thư, bệnh truyền nhiễm, bệnh kí sinh trùng, kỹ thuật xét nghiệm y học, thú y học, sinh học...
1.2.4. Chất chỉ thị ung thƣ gan AFP và DKK1 1.2.4.1. Chất chỉ thị AFP
Alpha-fetoprotein (AFP) là một chất chỉ thị được các nhà khoa học nghiên cứu, căn cứ để chẩn đoán và theo dõi điều trị bệnh ung thư biểu mô gan từ lâu. Hàm lượng AFP trong máu của những người khoẻ mạnh bình thường nằm trong khoảng từ 0 đến 10 ng/ml. Hàm lượng này tăng lên bất thường (vượt quá 400ng/ml)[5] ở những bệnh nhân mắc bệnh HCC, lúc này bác sỹ có thể kết luận bệnh nhân bị ung thư gan. Theo dõi hàm lượng AFP trong máu cũng giúp bác sỹ kiểm tra hiệu quả chữa trị bệnh nhân ung thư biểu mô gan. Nếu tình trạng bệnh nhân thuyên giảm thì hàm lường AFP cũng giảm dần và ngược lại. Tuy nhiên, ở người bị nhiễm virút viêm gan siêu vi B và viêm gan siêu vi C thì hàm lượng AFP luôn cao hơn mức bình thường (10-100ng/ml). Trong trường hợp này, cần thực hiện thêm một số phương pháp kiểm tra khác nữa để có kết luận có mắc ung thư gan hay không.
AFP là một glycoprotein với cấu trúc gồm 590 amino acid và một phân tử carbohydrate, với khối lượng phân tử cỡ 70 kDa. AFP là một protein quan trọng của huyết tương và do túi phôi của phôi thai hay theo một số tài liệu thì do gan của phôi sản sinh ra. Protein này được cho là bản sao của albumin huyết thanh. Gen mã hóa AFP và albumin cùng có mặt ở vị trí đối diện trên nhiễm sắc thể số 4. AFP được tìm thấy ở các dạng cấu trúc bậc 1, bậc 2, bậc 3 và gắn kết với nguyên tố đồng (Cu), niken (Ni), acid béo và bilirubin [10],[11].
Trong giai đoạn phôi thai, AFP gắn với hormone estradiol và được định lượng thông qua máu của người mẹ hoặc dịch màng ối. Trường hợp hàm lượng AFP tăng cao bất thường thì nhiều khả năng là phôi thai có vấn đề liên quan đến sự phát triển của hệ thần kinh hay thoát vị rốn hoặc hội chứng Down. Sau khi được sinh ra, hàm lượng AFP của bé mới sinh giảm dần cho tới khi đạt mức chuẩn của người lớn bình thường trong khoảng từ 8-12 tháng tuổi.
1.2.4.2. Chất chỉ thị DKK1
Mặc dù chỉ thị AFP được nghiên cứu từ rất lâu trong chẩn đoán ung thư gan nhưng trong một số trường hợp giá trị của nó không cho ta kết luận chính xác. Gần đây, một số nhà khoa học đã bắt đầu quan tâm đến chất chỉ thị Dickkopf-1 (DKK1) trong chẩn đoán ung thư biểu mô gan.
DKK1 là một thành viên trong gia đình protein DKK bao gồm DKK1, DKK2, DKK3 và DKK4. Protein DKK1 là một glycoprotein có khối lượng phân tử 35-40 kDa bao gồm 235 amino axít [28].
Hàm lượng DKK1 cao là tiên lượng xấu cho khả năng mắc bệnh HCC, hàm lượng DKK1 tăng cao với những người mắc HCC giai đoạn đầu, ngay cả khi hàm lượng AFP đang ở mức bình thường [12]. Theo công trình nghiên cứu [12], hàm lượng DKK1 được tìm thấy ở mức độ cao trong dòng tế bào di căn của HCC là MHCC97-L và HCCLM3.
Hình 1.2.11: Sự phụ thuộc của khả năng sống sót theo thời gian sau khi phẫu thuật liên
hệ với hàm lượng DKK1 của những bệnh nhân HCC [12].
1.3. Các phƣơng pháp biến đổi bề mặt để ứng dụng cảm biến thanh dao động trong việc phát hiện ung thƣ gan việc phát hiện ung thƣ gan
Như đã mô tả về cấu trúc thanh dao động nghiên cứu trong luận văn này, thanh dao động là vật liệu SiNx được phủ một lớp màng mỏng Au. Để bắt giữ được các chất chỉ thị sinh học phải tiến hành biến đổi bề mặt của thanh dao động theo hai hướng: liên kết giữa vàng với các hợp chất thiol hoặc liên kết giữa bề mặt SiNx với với các hợp chất silane.
1.3.1. Biến đổi bề mặt Au
Đối với bề mặt Au, trong luận văn này sử dụng các hợp chất thiol và các chất kết nối để biến đổi bề mặt sau:
- Trước tiên cho cysteamine (SHCH2CH2NH2) phản ứng với bề mặt Au. Cysteamine sẽ gắn với Au thông qua nhóm thiol (-SH).
- Tiếp theo cho chất glutaraldehyde (CHO(CH2)3CHO) gắn với cysteamine thông qua nhóm chức aldehyde của GAD và -NH2 của cysteamine. Kết quả thu được, bề mặt Au gắn GAD chứa nhóm chức aldehyde sẵn sàng để gắn các phần tử sinh học.
Thông thường, người ta sử dụng các hợp chất thiol để cổ định trên bề mặt vàng thông qua phản ứng Au-thiol. Cơ chế của phản ứng được thể hiện trong hình 1.3.1:
Au Hợp chất thiol Liên kết cho nhận giữa Au và nhóm -SH