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化学发光免疫分析新进展

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第30卷第1期分析试验室Vol130.No.12011年1月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2011-1

收稿日期:2010-07-12基金项目:教育部高等学校博士点基金(No.20070003026)

化学发光免疫分析新进展肖 勤 2003年毕业于河北大学,获理学硕士学位,2006年获中国海洋大学理学博士学位,2007年进入清华大学化学系进行博士后研究工作,合作导师林金明教授。现主要研究方向为化学发光免疫分析新技术及其在重大疾病诊断中的应用。已经公开发表论文15篇,申请国家发明专利4项。(通讯处:秦皇岛市河北大街东段52号河北农业大学海洋学院,秦皇岛066003)林金明* 教育部长江学者特聘教授。1984年福州大学毕业,1992年在日本昭和大学国际交流基金的资助下前往该校药学部从事访问研究。1994年转入东京都立大学攻读博士学位,1997年3月获得工学博士学位,同年留校任教。1992年获得中国化学会优秀青年化学奖,2000年获得日本分析化学会流动注射分析进步奖,2001年获日本分析化学会关东支部新世纪奖,2000年入选中国科学院/百人计划0,2001年获得国家杰出青年科学基金,2002年3月底回国工作,2004年入选清华大学/百名人才引进计划0,2008年获得日本分析化学会、日本流动注射分析协会FIAAwardforScience,同年获得在日本气相色谱研究会成立50周年大会上获得/气相色谱研究贡献奖0,2009年获得中国分析测试协会科学技术奖一等奖。目前主要从事化学发光、微流控芯片及复杂样品前处理分析方法研究,在国际杂志发表研究论文238篇,出版5化学发光基础理论与应用6、5化学发光免疫分析6、5环境、健康与负氧离子6等专著3部,合作出版5基础分析化学实验6教科书1部,已申请和授权专利31项。现为清华大学化学系教授、博士生导师。(通讯处:北京海淀区清华大学化学系,北京100084)中图分类号:O65 文献标识码:A 文章编号:1000-0720(2011)01-111-12摘 要:本文综述了2007年至今国内外化学发光免疫分析(Chemiluminescenceimmunoassay,CLIA)的理论研究成果及应用进展,分别从化学发光反应体系、基因工程试剂、新型固相材料、化学发光免疫分析联用检测技术以及多组分化学发光免疫检测技术等方面进行了阐述,并对化学发光免疫分析技术的发展趋势进行了展望。引用文献113篇。关键词:化学发光免疫分析;基因工程试剂;固相材料;联用技术;多组份检测

化学发光免疫分析(Chemiluminescenceimmunoassay,CLIA)是将高灵敏的化学发光检测与高特异性的免疫反应相结合,用于检测各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的分析技术。是继放射免疫分析、酶联免疫分析、荧光免疫分析和时间分辨荧光免疫分析之后发展起来的一项最新免疫测定技术。自从1977年Tsuji等提出了化学发光免疫分析技术以来,经过三十多年的发展,目前已成为融合众多学科知识的一种检测技术,在临床检验、药物分析、环境监测等领域得到广泛的应用。特别是在近几年得到了快速发展。本文作者已于2007年在5分析试验室6针对/化学发光免疫分析技术新进展0发表了综述文章[A1]

,本文

就近三年来(2007年至今)国内外对化学发光免疫分析从理论研究到应用研究的最新研究动态做一简要评述。1 化学发光反应体系 化学发光反应(Chemiluminescence,CL)是一种物质在催化剂的作用下,经过氧化还原反应,由基态跃迁到激发态,而激发态不稳定再回到基态时释放出能量所表现出的光发射。常见的发光体系有鲁米诺、吖啶酯、过氧草酸酯以及二氧杂环丁烷类等化学发光体系。在这些反应体系中,研究较多的是基于鲁米诺的发光反应体系,特别是在氧化剂、增敏剂以及催化剂等方面做了大量深入的研究工作。1.1 氧化剂 鲁米诺(Luminol)在碱性条件下鲁米诺能被氧化剂氧化,生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸根离子(3-APA*),而产生化学发光。在鲁米诺的发光体系中,通常所用的氧化剂均为强氧化剂如H2O2、K3Fe(CN)6、HIO4、KMnO4、BrO-

等。目前Shi等[B1]提出了用[Ag(HIO6)2]5-作为氧化剂的鲁米诺发光反应体系(lumino-lAg(Ó)体系),Ag(Ó)复合物的结构是以Ag3+为中心与2个HIO64-离子共价结合的平面结构,其在碱性溶液中相当稳定。因此,在0.04mol/L

)111) 第30卷第1期分析试验室Vol130.No.12011年1月 ChineseJournalofAnalysisLaboratory2011-1

KOH碱性溶液中,当[Ag(HIO6)2]5-浓度为2.5@10-5mol/L,luminol浓度为2.0@10-7mol/L时,lumino-lAg(Ó)体系的发光强度达到最大。同样,二羟基二过碘酸合镍(Ô)(Diperiodatonickelate,DPN)也可以作为鲁米诺发光反应的氧化剂,使luminol在浓度极低的条件下产生发光反应,建立了lumino-lDPN发光反应体系。文献报道该体系中luminol浓度低于10-8mol/L时也能检测到明显的光强度,而一般的lumino-lH2O2体系则不能[B2]。1.2 增敏剂 研究表明,一些物质对鲁米诺的化学发光反应具有增强作用。作为经典的发光增强剂,苯酚衍生物的作用机理是苯氧基自由基作为辣根过氧化物酶(HRP)与鲁米诺电子传递的介质而增强其电子迁移速率以及增加HRP的转化率,从而起到增强发光的作用。Dotsikas等[B3]比较了5种不同对位取代基的苯酚衍生物4-甲氧苯酚(4-MEP)、4-羟基苯(4-BIP)、4-(1H-吡咯-1-基)苯酚(4-PYP)、4-咪唑苯酚(4-IMP)、4-碘苯酚(4-IOP)对鲁米诺发光反应体系的影响。结果表明在lumino-lHRP-H2O2反应体系中,该5种苯酚衍生物均能够增强发光强度,其中4-IMP增强幅度最大,4-PYP、4-BIP、4-IOP、4-MEP依顺序递减。这是由于取代基的电子特性(如共振效应)影响了自由基的稳定性,从而影响其相应的发光强度。当取代基为芳香环或者含杂原子(如氮原子)时,所对应的苯氧基自由基由于P-离域效应而更加稳定。若取代基为给电子基团时,由于能降低O-H键的离解能而使得苯氧基自由基更稳定,从而更能增强其发光强度。2009年,Bi等[B4]建立了溴酚蓝(Bromophenolblue,BPB)作为发光增强剂的lumino-lH2O2-HRP-BPB发光体系,结果显示加入溴酚蓝后大大提高了发光强度。与常用的发光增强剂对碘酚(p-Iodopheno,lPIP)相比,该体系发光强度高出近七倍。报道同时指出该反应的发光体仍然是3-氨基邻苯二甲酸根离子,溴酚蓝没有导致新的发光体出现。BPB的增强作用机理与其他酚类化合物如PIP类似,但增强程度与其结构有关,由于在BPB分子中引入了芳香环,形成了共轭的离域P键,提高了体系的共轭程度,增加了反应过程中苯氧自由基的稳定性,从而显示相对较强的增强效果。lumino-lH2O2-HRP-BPB增强化学发光体系的最佳反应条件为:luminol溶液的pH为11.0,H2O2-HRP-BPB混合溶液的pH为5.2,luminol溶液的浓度为5.0@10-4mol/L,H2O2溶液的浓度为3.0@10-4mol/L,BPB溶液的浓度为8.0@10-5mol/L。另外,在上述Ag(Ó)-luminol反应体系中[B1],皮质醇(Cortisol)能够催化CL反应的进行并增强其发光,利用光强度与皮质醇浓度成一定比例关系可以检测皮质醇的含量。我们知道微波辐射能够加速化学反应的进行,Previte等[B5]将其应用到化学发光反应上,在HRP催化的luminol反应中辅以低功率的微波技术能够使化学发光强度最高可以增加500倍。1.3 催化剂 在通常情况下,鲁米诺与过氧化氢的化学发光反应相当缓慢。一般需要在催化剂的作用下进行,常用的催化剂有过氧化物酶、血红素、过渡金属离子如Co2+、Cu2+和Au3+等。近几年来,基于纳米材料的特殊性质,其在化学发光研究中的应用得到了迅速发展。纳米颗粒作为催化剂、还原剂、发光体以及能量受体已经开始应用到CL反应中。磁性纳米粒子(Magneticnanoparticles,NPs)由于其超顺磁性的特征在催化CL反应中引起了极大关注。He等[B6]比较了不同磁纳米粒子C-Fe2O3,Fe3O4和CoFe2O4对lumino-lH2O2CL反应的催化活性,其中CoFe2O4活性最高,其次为Fe3O4,,催化活性最弱的为C-Fe2O3。将CoFe2O4与B-环糊精混合形成包合物后再用于催化CL反应,由于B-环糊精的包裹使其疏水性增强,其催化的发光强度不但大大高于未加催化剂的反应,还高于单独使用CoFe2O4的发光反应。金属纳米颗粒(NPs)如金(Au)、银(Ag)及铂(Pt)等通过催化过氧化氢产生氧自由基而也增强CL反应[B7~B9]。Li课题组[B10]报道在lumino-lH2O2-Au/Ag反应体系中,摩尔比为5:4的金银合金纳米颗粒通过加速电子传递以及自由基的形成,促使鲁米诺自由基的快速积累而增强CL发光,金银合金纳米颗粒的加入大大增强了发光强度。基于同样的催化原理,该课题组还用巯基丙酸修饰的ZnS纳米颗粒作为发光增强剂催化lumino-lKIO4反应体系,建立了lumino-lKIO4-ZnSNPs反应体系,并用于抗生素的测定[B11]。通常情况下硝酸银(AgNO3)作为一种弱氧化剂与鲁米诺反应几乎检测不到光强度。Cui等[B12]报道金纳米颗粒作为催化剂可使鲁米诺与硝酸银的化学发光反应极大增强,并且金纳米的粒径越小发光强度越大。紫外-可见光谱X射线光电子能谱显示AgNO3在鲁米诺的作用下还原成Ag,并附着在金纳米颗粒的表面形成Au/Ag核壳纳米颗粒结构。在纳米金的催化下鲁米诺被硝酸银氧化生成鲁米诺自由基,鲁米诺自由基再与氧发生反应产生化学发光。具有不同厚度银的Au/Ag核壳纳米颗粒也能够催化该发光反应,但其催化活性比纳米金弱得多。这是由于在纳米金的催化作用下,硝酸银被鲁米诺迅速还原,伴随有较强的鲁米诺化学发光。生成的金属银沉积在纳米金表面,导致其催化能力迅速降低,从而发光强度迅速下降。2 电化学发光体系 电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)是指由电化学反应引起的化学发光过程。在电极上施加一定的电压或电流时,电极上发生电化学反应,在电极反应产物之间、或电极反应产物与溶液中某种组分之间发生化学反应而产生激发态,当激发态返回到基态时产生发光现象。2.1 标记物与反应介质 目前实际应用较广的电化学发光体系主要是以钌联吡)112)

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化学发光免疫分析

化学发光免疫分析

2.使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶 标抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的活性。
3.洗涤后加入发光底物，酶促使发光底物发光，通过专用 的仪器检测光子的数量，从而反算出未知抗原或抗体的浓 度。
化学发光免疫检测原理
在化学发光免疫 分析，其基本原 理同酶联免疫技 术（ELISA）， 常采用双抗体夹 心法、竞争法、 等反应模式，
制为某些化合物（发光剂或发光底物）可以利用一个化 学反应产生的能量使其产物分子或反应中间态分子上升 至电子激态。当此产物分子或中间态分子衰退至基态时， 以发射光子的形式释放能量（即发光）。
免疫测定(immunoassay)是利用抗原体反应来测定标本
中微量物质的方法。
化学发光免疫检测原理
1.使抗原或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫 活性。
．厂商试剂与仪器共同开发，试剂 基本系列化。
．兴起于20世纪60年代，现已基本退 出临床应用； ．产品生命周期已终结；
．厂商试剂和仪器共同开发，试剂 基本系列化。
酶联免疫法 （ＥＬＩＳＡ）
．兴起于20世纪80年代，现普遍使用 于各级临床机构，为我国临床免疫 诊断的基本方法； ．产品处于成熟期；
．厂商试剂与仪器共同开发，试剂 尚未系列化。
免疫分析经历了放射免疫检验、荧光免疫检验、 酶标免疫检验等不同时期，化学发光免疫检验是 免疫分析发展的一个新阶段，它环保、快速、准 确的特点已得到人们的普遍认识。
因此化学发光免疫分析是通往免疫检验完 美境界的必经之路。
放射免疫法 （ＲＩＡ）
表1.1 中国免疫诊断现状
中国
国际（欧美为主）
．兴起于20世纪70年代，现仍普遍使 用于县级以上医院； ．产品处于衰退期；
新技术，很成熟
2024年化学发光市场发展现状

2024年化学发光市场发展现状

2024年化学发光市场发展现状引言化学发光是一种通过化学反应产生光的现象，具有广泛的应用领域。

本文旨在介绍化学发光市场的发展现状，包括市场规模、应用领域和发展趋势。

市场规模化学发光市场在过去几年里取得了快速增长，主要受到以下因素的影响：1.市场需求增加：随着工业和科学领域的不断发展，对高性能发光材料的需求日益增加，推动了化学发光市场的扩大。

2.技术创新：化学发光技术不断创新，提高了产品的性能和品质，满足了市场需求，进一步推动了市场的发展。

3.成本下降：随着生产技术的不断成熟和规模效应的发挥，化学发光产品的制造成本逐渐下降，提高了产品的竞争力。

根据市场研究机构的数据，化学发光市场在过去五年里以每年8%的速度增长，预计未来几年将保持相似的增长趋势，市场规模有望进一步扩大。

应用领域化学发光技术在多个领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：生命科学化学发光在生命科学领域中起着重要作用，用于生物标记、蛋白质分析、细胞成像等。

例如，荧光素酶（Luciferase）被广泛用于基因表达分析，其反应发光的特性使得分析更为敏感和准确。

医疗诊断化学发光技术在医疗诊断领域具有广泛应用，如体外诊断试剂盒和免疫分析等。

化学发光产生的稳定且强烈的荧光信号，为快速、准确的诊断提供了有力的工具。

环境监测化学发光技术在环境监测中起着重要作用，如水质分析、大气污染监测等。

其高灵敏度和选择性使得化学发光成为一种理想的环境监测手段。

安防领域化学发光技术在安防领域有广泛应用，如指纹检测、荧光防伪等。

其独特的荧光特性使得化学发光成为一种高效可靠的安防技术。

发展趋势1.新技术的应用：近年来，有机发光材料、量子点技术等新兴技术得到了广泛应用，为化学发光市场带来了新的发展机遇。

2.自动化和智能化：市场对自动化和智能化设备的需求不断增加，推动了化学发光市场的进一步发展。

自动化和智能化设备提高了生产效率和质量，并降低了人工干预的风险。

3.环保要求：随着环保意识的提高，市场对环保型化学发光产品的需求逐渐增加。

化学发光免疫分析技术在临床诊断中的应用

化学发光免疫分析技术在临床诊断中的应用

化学发光免疫分析技术在临床诊断中的应用化学发光免疫分析技术是一种基于特定抗体和荧光标记物的检测方法，通过测量样品中的荧光强度，可对特定生物分子（如蛋白质、激素、抗体等）进行定量检测。

这种技术广泛应用于医学领域，特别是在临床诊断和药物研发方面，发挥着重要的作用。

一、化学发光免疫分析技术的原理与优势化学发光免疫分析技术是基于光致化学反应的原理，当样品中存在特定生物分子与荧光标记物结合时，激发荧光标记物时产生能量，并在光致化学反应的过程中释放荧光。

通过检测荧光信号的强度，可以测量样品中特定生物分子的含量。

与传统的ELISA（酶联免疫吸附测定法）相比，化学发光免疫分析技术具有很多优势。

首先，其检测灵敏度高，可以检测到非常低浓度的生物分子，能够提高疾病诊断的准确性。

其次，化学发光免疫分析技术具有高度的特异性，可以仅检测到特定的生物分子，而不受其他交叉反应的影响。

此外，该技术快速、可靠，自动化程度高，具有批量分析的能力，大大提高了分析效率和精度。

二、化学发光免疫分析技术在临床诊断中的应用非常广泛，例如：1. 甲状腺功能检测甲状腺功能检测是临床常用的一项检查，常用T3、T4、TSH等指标来确定甲状腺功能的异常。

化学发光免疫分析技术可以用来准确测量这些指标的含量，从而确定甲状腺功能异常的类型和严重程度。

2. 肝功能检测肝功能检测可通过检测ALT、AST、ALP、GGT等多种指标来确定肝功能异常。

使用化学发光免疫分析技术，可以快速、准确地测量这些指标的含量，以及检测血清中的乙型肝炎病毒等。

3. 细胞因子水平检测细胞因子是调节免疫反应的重要分子，其水平的异常会导致许多免疫性疾病的发生。

化学发光免疫分析技术可以用来检测细胞因子的含量，从而确定免疫反应的程度和类型。

4. 肿瘤标志物检测肿瘤标志物检测是诊断肿瘤的重要手段之一，常用于癌症的早期筛查和治疗效果监测。

化学发光免疫分析技术可以用来检测血液或尿液中特定肿瘤标志物的含量，从而提高癌症的检测准确率和治疗效果监测的精度。

电化学发光免疫传感器的研究及应用现状

电化学发光免疫传感器的研究及应用现状

电化学发光免疫传感器的研究及应用现状摘要：电化学发光免疫技术是将高灵敏度的电化学发光和高特异性的免疫反应相结合的一种交叉学科研究的成果。

电化学发光主要应用在免疫系统、生物酶等方面的研究，而电化学发光免疫传感器在临床领域中有较明显的成果。

因此，本文将从电化学发光免疫传感器的研究和应用现状两个方面，对电化学发光免疫传感器进行进一步的研究，尤其在医学方面能够有更多突破，实现在更多领域中的应用。

关键词：电化学发光；免疫传感器；研究；应用现状；一、电化学发光免疫传感器的概念（一）电化学发光的概念电化学发光即电致化学发光，是一种通过在电极上施加一定电压，用来引发物质在电极表面进行电化学反应，反应产生的能量激发发光物质由基态迁移到激发态，处于激发态的物质不稳定会返回基态，在这一过程中会伴随光信号产生，产生光信号后通过光/电转换器，将光信号转换成电信号，来实现对目标物的检测。

ECL分析法不仅具有仪器简单，灵敏度高，还具有试剂用量少、时空可控性强等优点，现阶段，电化学发光技术已广泛应用于免疫分析、生物分子和其他生物分子检测中。

（二）免疫传感器的概念免疫传感器是一种将高特异性的免疫反应和高超的物理转换器结合起来的一种分析类器件。

由于免疫反应具有强的特异性，加之物理转换器的高的灵敏度，使得免疫传感器也成为一种有效检测样品的方法，受到人们的热切关注。

目前，免疫传感器也已经广泛地应用于临床医学检测等领域。

（三）电化学发光免疫传感器的概念电化学发光免疫传感器是一种将电化学发光与免疫传感器结合起来的一种具有很高免疫特性的一种装置。

利用电化学发光的高灵敏度的传感技术，再结合特异性免疫反应，最终可以达到一种对临床中微量物质进行定量的检测。

二、电化学发光免疫传感器的研究及应用电化学发光免疫传感器是将抗体或者抗原通过一定方式负载在电极上作为识别探针，当抗体与抗原发生特异性反应后，其产生的复合物与电化学发光信号之间建立一定关系，然后通过光电转换器，将光信号转换成电信号，从而对目标物进行检测。