抗体と抗原の結合特異性によって、私たちの免疫システムは感染とうまく戦うことができるのです。 ウイルスや細菌が体内に侵入すると、マクロファージに飲み込まれ、分解されてB細胞リンパ球にそのエピトープが提示される。 このB細胞はエピトープを読み取り、抗原結合部位（パラトープ）を持つ抗体を作り、侵入した病原体を特異的に認識して結合し、他の免疫系に病原体/抗原を破壊するよう信号を送るのである。 この抗体の抗原に対する親和性は、錠前の鍵の特異性に似ています。

Electrostatic interaction in antibody-antigen complex

Antibody affinity is a complicated mix of weak electrostatic interactions including van der waals forces, hydrophobic interactions, ion-dipole affinity, and hydrogen bonding.抗体に対する結合は、弱い静電相互作用と疎水性相互作用の組み合わせで成り立っています。 相互作用に関与するアミノ酸はわずか数個であり、結合部位はわずか数平方ナノメートルの大きさの領域である。 つまり、抗体の三次構造が非常に重要なのです。 もし抗体が熱にさらされると変性し、抗原結合部位のユニークな化学構造が変化してしまい、その場合、抗体の親和性は破壊されてしまいます。 このため、抗体を免疫診断や免疫療法に使用する際には、適切に保存することが非常に重要である。

抗体のパラトープが抗原エピトープに近づくと、タンパク質の水和エネルギーが克服され、水分子が部位から追い出され、抗原抗体複合体が形成されます。

Antibody affinity in immunodiagnostics

抗原に対する抗体の親和性は、免疫診断および免疫療法の技術によって利用されます。 細胞上の表面マーカーを同定したり、血清中の抗原の存在を検出することにより、病気を診断することができる。 ELISAのような伝統的な手法では、抗体-抗原複合体の形成を確認するために、酵素-基質反応を必要とする。 新しい技術では化学発光や蛍光ラベルを使用し、最先端技術では光学原理を使用してラベルなしの診断戦略を開発しています。

これらのラベルなし診断の将来は、ラボオンチップ設計をもたらし、遠隔地や資源のない地域での使用に適した小型技術の開発を後押しすることになるでしょう。 マイクロ流体およびフォトニック技術は、今後10年間を通じてこのプラットフォームを確実に進歩させるだろう。