絲綢由蠶絲織成，蠶絲的主要物質(zhì)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(gòu)像形成的蛋白質(zhì)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）。由于蛋白質(zhì)的有機(jī)材質(zhì)屬性，導(dǎo)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(huán)境因素協(xié)同作用，不可避免地造成絲素蛋白變性、空間構(gòu)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(zhuǎn)。
圖1 絲素蛋白分子結(jié)構(gòu)示意圖
不難想象，在漫長的歷史進(jìn)程中，當(dāng)年埋入墓葬或遺址中的絲織品早已失去了實(shí)體面貌，降解成多肽、氨基酸甚至化學(xué)元素，或者成為痕跡，或者化入泥土，在肉眼下已經(jīng)無法辨識，至使我們難以獲取更多的實(shí)物來探尋絲綢的起源，且年代越早的證據(jù)越難尋覓。此時，我們的搜索目標(biāo)聚焦到分子層面，也就是絲素蛋白的分子標(biāo)識物——【GAGAGS】特征多肽。
1986年，杭州市北余杭反山23號墓中出土了目前所知中國發(fā)現(xiàn)最早最為完整的織機(jī)構(gòu)件（圖2），年代應(yīng)屬良諸文化中期偏早, 距今約5000~4800年。精美玉織機(jī)出土?xí)r兩組構(gòu)件相距約35厘米，推測其間原應(yīng)有木質(zhì)桿棒，桿上或許有經(jīng)線緯線，只是年代久遠(yuǎn)，這些有機(jī)材質(zhì)都化為虛無。
圖2 良渚反山23號墓
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(jī)質(zhì)殘留物的分析檢測范疇，近年來，隨著科技考古學(xué)的蓬勃發(fā)展，有機(jī)質(zhì)殘留物的分析檢測逐漸成為國內(nèi)外科技考古領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向之一，通過采用各種現(xiàn)代科技研究手段，對墓葬或遺址中的殘留物進(jìn)行辨識、提取、分析、鑒定，由此豐富現(xiàn)有的考古信息。絲綢文物微痕檢測技術(shù)體系主要瞄準(zhǔn)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(xué)實(shí)證。
近十年來，紡織品文物保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地（中國絲綢博物館）先后與浙江大學(xué)、浙江理工大學(xué)、中國計量大學(xué)等高校開展聯(lián)合攻關(guān)，確定絲素蛋白的分子標(biāo)識物，通過特征多肽、完全抗原、特異性抗體的制備，利用免疫學(xué)原理和方法，構(gòu)建包括酶聯(lián)免疫技術(shù)（ELISA）、免疫熒光顯微技術(shù)（IFM）、免疫層析試紙技術(shù)等絲綢微痕檢測技術(shù)，并在典型案例中驗(yàn)證該技術(shù)的有效性和敏感性。這套技術(shù)敏感、特異、快捷，對樣本的前處理要求不高，具有納克級低檢出限、低交叉反應(yīng)、快速高效的特點(diǎn)。
如何進(jìn)一步優(yōu)化絲綢文物微痕檢測技術(shù)體系？不斷降低復(fù)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(fù)雜、含量少的樣品，在檢測分析前對樣品進(jìn)行富集和提純，可以減少交叉反應(yīng)，這是技術(shù)體系得以優(yōu)化的關(guān)鍵所在。因此，基于現(xiàn)有的酶聯(lián)免疫技術(shù)尋找一種富集效率高、靈敏度高、速度快、重復(fù)性較好，容易操作的分離方法，對絲綢微痕進(jìn)行鑒定顯得尤為重要，此時免疫磁珠分離技術(shù)（IMB）進(jìn)入研究視野。
免疫磁珠分離技術(shù)（Immunomagnetic beads separation technique, IMB）是將免疫學(xué)反應(yīng)的高度特異性與磁珠特有的磁響應(yīng)性相結(jié)合的一種新的免疫學(xué)技術(shù)，是一種特異性強(qiáng)、純化靈敏度高的分離富集技術(shù)，其中原理并不復(fù)雜（圖3）。
第一，人工制備磁珠，在制備過程中，有兩點(diǎn)很重要，一是要向磁珠里面加入鐵成分，使之具有磁響應(yīng)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(tuán)，這些基團(tuán)的最大功能就是結(jié)合絲素蛋白抗體；
第二，將絲素蛋白特征抗體結(jié)合到磁珠的功能基團(tuán)上，此時磁珠就化身為免疫磁珠，具有免疫學(xué)反應(yīng)的高度特異性，可以承擔(dān)起到復(fù)雜考古樣品中尋找抗原（絲素蛋白分子標(biāo)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(jīng)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(fù)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(jié)合，形成抗原-抗體-磁珠免疫復(fù)合物。
第四，這種復(fù)合物具有較高的磁響應(yīng)性，在外加磁鐵磁力的作用下定向移動，使復(fù)合物與其他雜質(zhì)快速分離富集，從而縮短反應(yīng)和檢測時間，提高檢測靈敏度及檢測效率。
圖3 免疫磁珠分離富集原理圖
作為樣品的預(yù)處理技術(shù)，免疫磁珠分離富集可提高酶聯(lián)免疫吸附檢測的靈敏度和檢測下限，已有樣品的 ELISA檢測結(jié)果可以支持上述結(jié)論。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(jìn)行ELISA檢測的結(jié)果，B是樣品1經(jīng)過IMB富集后再進(jìn)行ELISA檢測的結(jié)果，C是對樣品2直接進(jìn)行ELISA檢測的結(jié)果，D為樣品2經(jīng)過IMB富集后再進(jìn)行ELISA檢測的結(jié)果。
圖4 免疫學(xué)檢測結(jié)果
免疫磁珠技術(shù)在分子水平的分離富集純化方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。相信隨著研究的深入，免疫磁珠技術(shù)再結(jié)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(wěn)定性的檢測效果，在絲綢微痕檢測領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊前景。
資料來源：An?immunomagnetic bead enrichment technique to improve the detection
efficiency for trace silk protein and its application，Journal of cultural heritage, 2019, 38
原文作者：鄭海玲，張偉，楊海亮，馬超，周旸，戴賢君
本文執(zhí)筆：周旸，鄭海玲
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