化学发光技术综述

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化学发光技术综述

化学发光免疫测定(CLIA)是将抗原与抗体特异性反应与敏感性的
化学发光反应相结合而建立的一种免疫检测技术。

(一)原理
化学发光免疫测定(CLIA)属于标记抗体技术的一种,它以化学发
光剂、催化发光酶或产物间接参与发光反应的物质等标记抗体或抗原,
当标记抗体或标记抗原与相应抗原或抗体结合后,发光底物受发光剂、
催化酶或参与产物作用,发生氧化还原反应,反应中释放可见光或者该
反应激发荧光物质发光,最后用发光光度计进行检测。

(二)特点
特异性高、敏感性高、分离简便、快速、试剂无毒、安全稳定、可
自动化。

(三)分类
1、从反应原理上,化学发光免疫技术主要分为直接化学发光和酶促
反应化学发光。

1.1直接化学发光
化学发光剂在发光免疫分析过程中不需酶的催化作用,直接参与发
光反应,它们在化学结构上有产生发光的特有基团,可直接标记抗原或
抗体。直接化学发光速度快、试剂稳定性好,但灵敏度略低于酶促发光。
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代表性的发光剂有:吖啶酯、三联吡啶钌。

1.1.1 吖啶酯
在碱性条件下被H2O2氧化时,发出波长为470nm的光,具有很高的
发光效率,其激发态产物N-甲基吖啶酮是该发光反应体系的发光体。

这类化合物的发光为闪光型,加入发光启动试剂后0. 4s 左右发射
光强度达到最大,半衰期为0.9s左右。

特点:
①发光反应中在形成电子激发态中间体之前,联结于吖啶环上的不
发光的取代基部分从吖啶环上脱离开来,即未发光部分与发光部分分
离,因而其发光效率基本不受取代基结构的影响。

②吖啶酯或吖啶磺酰胺类化合物化学发光不需要催化剂,在有H2O2
的稀碱性溶液中即能发光。因此应用于化学发光检测具有许多优越性。

优点主要有:
①背景发光低,信噪比高;
②发光反应干扰因素少;
③光释放快速集中、发光效率高、发光强度大;
④易于与蛋白质联结且联结后光子产率不减少;
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⑤标记物稳定(在2-8 ℃下可保存数月之久)。

1.1.2.三联吡啶钌
三联吡啶钌 [RU(bpy)3]2+是电化学发光剂,它和电子供体三丙胺
(TPA)在阳电极表面可同时失去一个电子而发生氧化反应。

1.2 酶促反应化学发光
是利用标记酶的催化作用,使发光剂(底物)发光,这一类需酶催
化后发光的发光剂 称为酶促反应发光剂。酶促化学发光灵敏度高,但
速度慢,酶活性容易受外界影响,其代表性的发光物质有鲁米诺及其衍
生物、AMPPD

1.2.1. 鲁米诺及其衍生物(HRP)
激活酶为辣根过氧化物酶(HRP),鲁米诺体系的发光基本上为闪光
型且信号弱。但在使用增强剂的情况下,发光的持续时间可延到
30-60min,发光强度至少增加100倍以上。

现通常采用的体系是Luminol/H2O2/HRP体系,即用HRP标记抗原或
抗体,以鲁米诺或异鲁米诺及其衍生物作发光底物,对碘苯酚或对苯基
酚等作增强剂,用NaOH+H2O2作发光启动试剂,化学发光反应2min后,
光反射强度达到最高峰;20min后,光强度减少20%。

1.2.2. 异鲁米诺(ABEI)
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新产业的化学发光使用的发光剂,使用的是闪光非酶激活技术,加
入启动液后测试0.1-3s时间内的发光强度。

1.2.3. AMPPD (AP)
激活酶为碱性磷酸酶(AP)
AMPPD的特性:
(1) 在碱性环境下,AMPPD的非酶解性的水解程度低,即本底低;
(2) 热稳定性好,在pH=7.0的水中,30℃时的分解半衰期为142h;
(3) 发光为辉光型,波长为470nm,在15min时强度达到高峰,
15-60min内光信号强度维持一致,变化很小,即使在12h后仍能测定得
出正确结果;

(4) 加入增强剂如聚氯苄乙烯苄基二甲基铵(BDMQ)或BSA等,能明
显增强AP酶解AMPPD的发光强度,增强因素达100-100000倍。

现通常采用的体系是Dioxetane/AP/Enhance System,即用碱性磷
酸酶(AP)标记抗原或抗体,用(金钢烷)-1,2-二氧乙烷或其衍生物作发
光底物,在发光底物中加入增强剂。

使用此系统的有美国DPC公司的Immulite System和Beckman
Coulter公司Automated Immunoassay System等,迈瑞的化学发光所使
用的底物基本上属于AMPPD。
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2、从固相载体上,一般分为板式分离和磁珠分离

2.1 板式分离技术:
将抗原/抗体包被在微孔板上,反应时,待检物质通过抗原抗体反应
结合于包被板上,通过洗涤液数次洗涤,实现结合部分和未结合部分的
分离,后加入底物、启动试剂,用光电倍增管检测发出的光信号。

此分离技术和酶联免疫分析技术(ELISA)一致,只是将最后的显色
剂改为发光剂得以实现,多数手工法检测,及部分半自动仪器使用这种
分离技术,由于抗原抗体结合在反应孔中,反应面积有限,所以为达到
充分反应,孵育时间一般比较长。常为0.5h~2h。

手工法化学发光最常用的发光体系是鲁米诺/H2O2/增强剂,规格和
ELISA基本一致,为48T/96T。

2.2 磁珠分离技术
超顺磁珠是一种表面带有特定活性基团、大小均匀、 球形、具有超
顺磁性及保护壳的微粒。超顺磁珠在有外磁场存在时表现出磁力而发生
聚集,无磁场时又失去磁力而分散开来。

通过一定的方法可将抗原/抗体等活性物质和磁珠表面的活性基团
结合而包被于磁珠上面,检测时,将待检物和包被有抗原/抗体的磁珠
在一定条件下孵育,通过抗原抗体反应结合,后通过增加外部磁场,磁
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珠产生磁性而聚集在一起,即可进行洗涤,实现结合部分和未结合部分
的分离,最后加入底物、启动试剂,用光电倍增管检测发出的光信号。

使用磁珠法分离,由于反应时磁珠均匀分布于整个液体中,反应面
积较大,更容易充分反应,故孵育的时间较短。

(四)一些自动化仪器使用的方法原理:

项目 LIAISON Byk-Sangtec) Axsym (雅培) Acess (贝克曼) Immulite 2000 (DPC) ELECSYS 2010
(罗氏)

ACS180

(拜耳)

固相 超顺磁珠 塑胶微粒 超顺磁珠 塑料球,离心 超顺磁珠
超顺磁

发光方式 异鲁米诺 酶促发光 离子捕获 AP/4-MUP 酶促发光 AMPPD 酶促发光
AMPPD

电发光

三联吡啶钌 吖啶酯