化学发光原理系列-发光原理

文摘   2024-09-07 08:04   四川  

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化学发光免疫分析法CLIA)结合了高特异性的免疫反应和高灵敏度的化学发光,因此灵敏度和特异性都较高。其基本原理是,反应体系中的发光物质,在一定的条件下发生化学反应释放能量,产生激发态中间体。这些激发态中间体不稳定,返回基态时,会发射光子。通过测量发光信号,并与标准曲线进行比对,则可以计算出样品中待测物质的浓度。

化学发光免疫分析法根据发光原理不同,可以分为直接化学发光法、酶促化学发光法和电化学发光法。






分类

示踪物

底物

发光物质

发光类型

代表厂家

直接化学发光法

异鲁米诺(ABEI

NaOHH2O2

异鲁米诺(ABEI

闪光型,发光时间短,波长470nm

新产业、索灵

吖啶酯(AE

NaOHH2O2

吖啶酯(AE

Abbott、亚辉龙、迈克、西门子

酶促化学发光法

碱性磷酸酶(ALP

12-二氧环己烷衍生物(AMPPD

AMPPD及其衍生物

辉光型,发光时间长,波长425nm

迈瑞、贝克曼

辣根过氧化物酶(HRP

鲁米诺及其衍生物

鲁米诺及其衍生物

辉光型,发光时间长,波长425nm

安图、强生

电化学发光法

三联吡啶钌

三丙胺(TPA

三联吡啶钌

可以持续稳定的发光,波长610nm

罗氏、普门


1. 直接化学发光法

直接化学发光法的特点为示踪物直接标记抗体抗原、配体或受体上。标记物中的示踪物不需要酶的催化作用,在碱性条件下直接发光。目前最常见的直接化学发光示踪物主要有吖啶酯异鲁米诺ABEI

具体发光原理为:在碱性H2O2溶液中,吖啶酯分子受到过氧化氢离子的攻击时,吖啶环上的取代基与C-9H2O2形成不稳定的二氧乙烷,随后二氧乙烷分解为CO2和电子激发态的N-甲基吖啶酮。在含有H2O2的稀碱性溶液中,吖啶酯或吖啶磺酰胺类化合物能够发光,无需催化剂,且发光系统简便。这类化合物的发光特性为闪光型,加入发光启动试剂后约0.4内光强达到最大,半衰期约为0.9秒,极为高效。吖啶酯发光波长为470nm反应快速,检测时间短。为了增强吖啶酯或吖啶磺酰胺类化合物的化学发光强度,常在发光启动试剂中添加Triton X-100CTACTween-20等表面活性剂。

直接化学发光法示踪物为化学合成,成本较低;在无示踪物的情况下,底物不能单独发光,因此本底较低;示踪物分子量较小,空间位阻较小,标记量适度提升。(个人观点,仅供参考)



2. 酶促化学发光

酶促化学发光免疫分析主要是将酶标记抗原抗体、配体或受体上进行免疫反应,随后免疫复合物上的酶作用于发光底物产生发光,最终通过发光信号测定仪进行测定。化学发光的强度由酶的浓度决定。辣根过氧化物酶(HRP)和碱性磷酸酶(ALP)是常用的标记酶,而鲁米诺和AMPPD则是代表性的发光底物。

鲁米诺是一种强效的化学发光物质,通常在中性溶液中以偶极离子(两性离子)形式存在。在碱性溶液中,它转变为二价负离子,并可被氧分子氧化为能产生化学发光的中间体。在氧化剂的作用下,鲁米诺被转化为激发态,随后激发态衰变回基态并发出荧光。鲁米诺发光的原理与羰基化合物的亲核加成相关,产生的荧光为蓝光,波长为425nm左右。这类化合物的发光特性为辉光型,发光时间可持续30~60min,启动发光反应后2min发光强度达到最大。因此反应时间较长

由于底物在没有酶的情况下也有一定的发光因此一般本底较高;酶促反应可以放大发光过程,酶促化学发光一般灵敏度较高(样本的阴阳性分的较开);酶促化学发光对酶的纯度和工艺较高,标记物成本会略高;酶分子量较大,可能引起免疫反应导致产生抗体,需要警惕酶分子引起的假阳性。(个人观点,仅供参考)


3. 电化学发光法

电化学发光法是将电化学发光剂三联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+标记抗原、抗体、配体或受体。当在电极上施加一定的电压或电流时,电极上的电化学发光剂三联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+电子供体三丙胺(TPA)发生化学反应,产生激发态。激发态返回基态时释放能量,发光波长为610nm左右。

极表面的电化学反应和化学发光过程可以循环进行。可以通过增加循环次数放大信号,检测灵敏度大大提高,故电化学发光检测具有高灵敏的特点(个人观点,仅供参考)

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