基于免疫反应的检测系统的基本组成部分是“探针”，它可以与待检物结合，并产生可测量的信号。本文总结了用于检测生物危险物质—细菌、病毒、毒素和孢子的—的探针的开发状况。传统上使用的探针是抗体，从免疫动物的血清中分离，或者杂交瘤的培养物中获得。然而，天然抗体在新一代的实时检测和监测系统中的应用有限，因为它们昂贵、易降解。噬菌体展示（Phage Display）是检测领域一个新来者，它可用于开发检测各种生物结构的探针。重组噬菌体可在其表面表达各种各样的肽或者蛋白，包括抗体的抗原结合区。利用这种技术，可从包含109个重组噬菌体克隆的文库中筛选探针。筛选的过程类似亲和层析，分离出可以和待检物结合的噬菌体，在大肠杆菌中进行表达，采用廉价的技术纯化。尽管噬菌体展示传统上更多的用于医学制备和分子识别的研究，本文中列举了一些在检测领域成功应用的例子。为了用作检测的探针，用噬菌体展示筛选出来的肽段或者抗体通常由化学合成或者在细菌中表达。有趣的一点是筛选出来的噬菌体本身可直接用作检测系统中的探针。本文将在对“landscape（风景）”噬菌体展示技术检测大肠杆菌b半乳糖苷酶的介绍中详细讲述。
简介-生物检测中的挑战
今天，对生物恐怖袭击或者环境污染中生物危险物质的早期发现一般在临床诊断中。标准的对病毒、细菌和孢子的实验室检测采用微生物学的方法，基于对它们的培养。毒素则用生物化验的方法，即毒素特异性的抗体可以保护小鼠抵抗样品中存在的毒素。微生物学和生物化验非常灵敏，但是需要1-4天才能完成。因此迫切需要快捷的实时检测装置用于环境监测和食品控制。
任何检测装置的基本部分都是一个探针，它可以和细菌、孢子、病毒或者毒素结合，并且产生一个可以测量的信号，这个信号可以是质量、电容、电阻、表面等离子共振、反射干扰、荧光的变化，或者其它由于探针与待检物质发生相互作用引起的影响。更加精密的检测平台，比如电化学发光（electrochemiluminescence，ECL）、酶联免疫实验（ELISA）和其它免疫三明治平台，用两种探针：固定的抓获探针（capture probe）和溶液中的检测探针（detector probe），后者也可称为报道探针（reporter probe）或者跟踪探针（tracer probe）。
大多数平台采用的探针是多克隆或者单克隆抗体。然而，从免疫动物中获得的多克隆抗体不具有选择性，因为它们可以识别动物曾经遭遇过的所有抗原。为了用于生物学检测，它们必须过柱进行亲和纯化。亲和纯化多克隆抗体极大的提高了抗体的成本。单克隆抗体具有更好的选择性，但是它的应用依然受到了限制，因为它们对于环境条件过于敏感。因此，需要一种新型的探针，即不具有免疫球蛋白结构但是可以和抗原结合的分子。最近表明这种抗体替代物可以从包含几十亿个克隆的噬菌体展示文库中获得。这种有力的分子选择技术被命名为“噬菌体展示”（Phage Display）。
体外免疫系统中的噬菌体展示技术
为了有助于了解噬菌体探针，这里先简要介绍一下噬菌体展示技术。丝状噬菌体，例如M13、fl、fd，是由外壳和包裹于外壳中的病毒DNA组成。其外壳主要由上千个相互重叠的主要外壳蛋白pVIII组成，pVIII是由大约50个氨基酸残基组成的a螺旋。此外病毒外壳的末端还有几个拷贝的次要外壳蛋白，包括pIII和pVI。
噬菌体展示文库是pVIII、pIII或者pVI上插有外源编码序列的丝状噬菌体的混合物。外源DNA编码的肽段被展示在病毒颗粒的表面，与外壳蛋白融合。每个噬菌体克隆只展示一个肽段。但是整个文库可以展示几十亿个不同的肽段。因为载有外源肽段的噬菌体是有感染性的，所以噬菌体可以被分别克隆，这样，无论是整个文库还是单独的某个噬菌体都可以被无限的扩增。
