免疫球蛋白是动物体内免疫系统中重要的一环,是防卫病原体入侵最有效的武器之一。免疫球蛋白分为抗体和膜免疫球蛋白。抗体是多功能分子,主要存在于血清中,它们能够特异性地与抗原和许多其他类型的配体如补体、特异性细胞受体、细菌蛋白等发生反应。其中,免疫球蛋白G（ImmunoglobulinG,IgG）和免疫球蛋白M（Immunoglobulin M,IgM）在针对先天免疫因子相关抗原的初始免疫防御中发挥着重要作用。因此,IgG抗体和IgM抗体的缺陷或不同浓度的测定被广泛用作免疫缺陷疾病的诊断指标。近三十年来,纳米孔单分子检测技术以其高灵敏度和多功能性得到了广泛的关注,其中生物纳米孔已被用作超敏感传感器,广泛应用于单分子分析,包括DNA测序、疾病诊断、药物筛选、环境监测和分子机器的构建等。基于此,本文将利用α-溶血素（α-hemolysin,α-HL）生物纳米孔通道和化学还原法相结合,实现抗体的检测。利用还原剂三（2-羧乙基）膦（Tris（2-carboxyethyl）phosphine,TCEP）还原二硫键将抗体片段化,我们的结果显示α-溶血素纳米孔检测不同抗体片段得到的特征检测信号是不同的,这种检测信号能够区分IgG抗体和IgM抗体,并且没有受到纳米孔检测中蛋白质吸附和堵塞的影响。更重要的是,这种检测方法对血清具有较高的敏感性和选择性,因此有望成为一种无标签、实时、快速的单分子检测方法来参与到免疫球蛋白缺失或过多等疾病的早期诊断当中。具体研究如下:1、基于α-HL纳米孔通道的IgG抗体检测研究利用α-HL纳米孔通道单分子检测装置及控制分析系统,观察在外加电场的驱动下比较IgG抗体被TCEP还原前后的电流信号变化。单独检测IgG抗体,整个电流通道没有任何特征信号;单独检测IgG抗体的还原产物,在不同电压下的电流通道均出现信号振幅Ib/Io约为72.1±0.3%的特征电流信号,从而实现IgG抗体的检测。通过比较特征信号振幅Ib/Io、信号数量以及信号频率的变化进一步探究了还原反应中TCEP浓度以及pH值对IgG抗体还原程度的影响,利用链霉亲和素与生物素共价结合的能力证实这种特征信号是轻链分子与α-溶血素纳米孔通道作用产生。进一步利用分子动力学模拟（moleculardynamics,MD）证明α-HL纳米孔通道中,高有效的静电势和氢键有助于捕获轻链分子。2、基于α-溶血素纳米孔通道的IgM抗体检测研究通过α-HL纳米孔通道单分子检测装置及控制分析系统,检测并比较在外加电场的驱动下IgM抗体被TCEP还原前后的电流信号变化。单独检测IgM抗体,整个电流通道没有任何特征信号;单独检测IgM抗体的还原产物,观察到不同电压下的电流通道都出现信号振幅Ib/Io约为93.3±0.9%的电流信号,从而实现IgM抗体的检测。并且特征信号振幅Ib/Io和信号数量的改变反应了还原反应中TCEP浓度以及pH值对IgG还原程度的影响。3、基于α-HL纳米孔通道的血清中抗体识别研究利用IgG抗体和IgM抗体特征检测信号的差异,通过α-HL纳米孔通道检测技术探究血清中抗体的检测和区分。经分析发现单独检测胎牛血清产生的电流信号振幅Ib/Io均小于60%,而检测含有IgG抗体还原产物和IgM抗体还原产物的胎牛血清时,能够明显观察到IgG抗体和IgM抗体的特征检测信号,实现血清中抗体的识别。