Множество применений бионанотехнологии таких, как биосенсорика и обнаружение вызванных болезнью нарушений в наномедицине, требуют эффективных методов распознавания индивидуальных молекул. Иммунная система животных была создана эволюцией именно для выполнения этой задачи, поэтому имеет смысл использовать наработанные природой решения. Главным "инструментом" иммунной системы является антитело. Молекула антитела имеет два связывающих домена (две "руки" антитела), имеющих специальные специфические центры связывания с антигенами. Эти связывающие домены соединены гибкими линкерами с центральным доменом антитела. Форма центра связывания (области связывания антигена) точно соответствует только данной молекуле антигена.

Антитела – это белки, которые специфически связываются с молекулами, которые являются чуждыми для организма, такие как инфекционные патогены. Наша иммунная система способна синтезироват около 1015 различных видов антител, каждый с индивидуальной специфичностью. Комбинируя эту природную библиотеку молекул с современными методами синтеза антител, сегодня стало возможным получать антитела, обладающие высокой специфичностью к любой мыслимой молекуле.

Антитела синтезируютсяВ-клетками (В-лимфоциты, вид белых кровяных телец) и составляют около 20% белка в плазме крови человека. Каждая В-клетка синтезирует только единственный тип антител. На своей поверхности В-клетка имеет прочно связанные с её мембраной "сигнальные" антитела того типа, который она способна синтезировать. Связывание этих присоединенных антител данной В-клетки с соответствующим антигеном стимулирует В-клетку к началу размножения и активного синтеза антител, которые выводятся в плазму крови и обладают той же специфичностью, что и "сигнальные" антитела на поверхности В-клетки. В процессе размножения В-клеток может происходить модификация центров связывания у антител. Те дочерние клетки, у антител которых центры связывания болееэ ффективны, чаще и прочнее связываются с антигенами и, тем самым, имеют преимущество в дальнейшем росте и размножении. Те же дочерние клетки, центры связывания которых связываются с антигенами слабее, хуже размножаются. Так осуществляетс отбор и "юстировка" иммунной системы под ксенобиотики.

 Исключительная селективность антител используется во многих приложениях. Они являются превосходным индикатором, распознавая нужные объекты. Например, особые антитела используются для распознавания ВИЧ в крови и на этом основаны тесты на ВИЧ, или же, другие антитела распознают определенные гормоны в моче, обеспечивая функционирование тестов на беременность. Антитела могут быть использованы для локализации местоположения определенного белка в организмах (в исследовательских или медицинских целях). Если животное инфицируется данной чужеродной молекулой (антигеном), его клетки синтезируют множество различных антител, связывающихся с азличными участками (антигенными детерминантами или эпитопами) этого антигена.

В большинстве случаев использование такой однородной смеси разных антите лнецелесообразно, необходимо выделить лишь одно ха-рактеристическое антитело. Для этого надо выделить ту единственную В-клетку, которая синтезирует это антитело, и, затем, культивировать её. Однако число актовделения В-клеток ограничено, поэтому не уда-ется синтезировать необходимое количество антител. В конце 70-х годов ХХ столетия эта проблема была решена. В-клетки были соединены с "бессмертными" раковыми клетками. Такие комбинированные клетки можно культивировать, синтезируя нужное количество антител. Такие антитела называются моноклональными антителами, поскольку они произведены клонированием идентичных комбинированных клеток. Сегодня моноклональные антитела могут быть синтезированы для практически любого мыслимого антигена.