光谱化学发光综述

1、光谱分析化学发光分析技术综述 光谱分析化学Spectral Analytical Chemistry 综 述 题 目 化学发光综述 学 生 姓 名 所 在 学 院 化学化工学院 专业及班级 分 析 化 学 完 成 日 期 2013年12月27日 目 录摘要11.理论背景31.1化学发光分析31.2化学发光的分类52.化学发光试剂62.1直接化学发光剂62.1.1 吖啶酯及吖淀酰胺类62.1.2 三联吡啶钌82.2 酶促反应发光剂92.2.1鲁米诺及其衍生物92.2.2（金钢烷）- 1,2- 二氧乙烷及其衍生物103.国内外主要的化学发光仪器的生产商124.化学发光的应用154.1化学发光免疫分

2、析154.2药物分析方面的应用165.化学发光的市场与化学发光免疫分析的临床前景175.1国外自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统185.2国内自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统206.结束语21参考文献21化学发光分析摘要化学发光作为光谱分析中重要的分析手段越来越受到普遍的关注，由于其不需要外源性激发光源，避免了背景光和杂散光的干扰，降低了噪声，大大提高了信噪比。并具通过特定的化学发光可以定性定量的测定微量物质，有灵敏度高，线性范围宽，设备简单，操作方便，易于实现自动化，分析快等特点。本文首先从化学发光的理论依据出发，进行化学发光的分类，化学发光的仪器的国内外现状，然后详细

3、介绍了化学发光在免疫分析方面的应用，为扩大化学发光分析技术在替它领域的应用提供一些启发，最后进行了化学发光免疫分析系统进行了市场分析，及其临床应用进行了深入探讨。关键词：光谱，化学发光，免疫分析，应用0.前言发光是指分子或原子中的电子吸收能量后，由基态（较低能级）跃迁到激发态（较高能级），然后再返回到基态，并释放光子的过程。根据形成激发态分子的能量来源不同可分为：光照发光、生物发光、化学发光等。光照发光（photoluminescence）是指发光剂（荧光素）经短波长的入射光照射后，电子吸收能量跃迁到激发态，在其回复至基态时，发射出较长波长的可见光（荧光）。生物发光（bioluminescen

4、ce）是指发生在生物体内的发光现象，如萤火虫的发光，反应底物为萤火虫荧光素，在荧光素酶的催化下，利用ATP能，生成激发态氧化型荧光素，它在回复基态时多余的能量以光子的形式释放出来（现在学术界也把生物发光最为化学发光的一种）。化学发光（chemiluminescence）是指伴随化学反应过程所产生的光的发射现象。某些物质（发光剂）在化学反应时，吸收了反应过程中所产生的化学能，使反应的产物分子或反应的中间态分子中的电子跃迁到激发态，当电子从激发态回复到基态时，以发射光子的形式释放出能量，这一现象称为化学发光。本文主要介绍化学发光方面的理论及其应用。一些化学反应能释放足够的能量把参加反应的物质激发到

5、能发射光的电子激发态，若被激发的是一个反应产物分子，则这种反应过程叫直接化学发光。反应过程可简单地描述如下：其中为光子，C*表示C处于单线激发态；若激发能传递到另一个未参加化学反应的分子D上，使D分子激发到电子激发态，D分子从激发态回到基态时发光，这种过程叫间接化学发光。反应过程可表示如下：化学发光检测具有如下优点：（1）灵敏度高，灵敏度高是化学分析关键的优越性，用其进行免疫分析，其灵敏度可达11-22mol/ L（RIA为10-12mol/L），化学发光免疫分析能够检出放射免疫分析和酶免疫分析等方法无法检出的物质，对疾病的早期诊断具有十分重要的意义；（2）宽的线性动力学范围，发光强度在4-6

6、个数量级之间与测定物质浓度间呈线性关系；（3）光信号持续时间长，辉光型化学发光信号持续时间可达数小时甚至一天，简化了实验操作与测量；（4）分析方法简便快速，绝大多数分析测定仅需一种试剂（复合试剂）的一步模式；（5）结果稳定误差小，样品系直接自己发光，不需要任何光源照射，免除了各种可能对分析结果带来影响的因素，例如光源稳定性，光散射，光波选择器等；（6）安全性好及使用期长，免除了使用放射性物质的污染，到目前为止，还未发现其危害性，实际稳定，保存期可达六个月至一年以上。化学发光的高灵敏度，宽线性范围，分析快速简便，安全性好等优势使得化学发光作为一种光谱检测手段，越来越受到大家的关注。但是由于化学发

7、光试剂的稀少，化学发光的选择性差等问题限制了其广阔应用，这些问题也受到大家的普遍注意。随着研究的升入，化学发光有着其广泛的应用前景。1.理论背景1.1化学发光分析化学发光分析是根据化学反应产生的辐射光的强度来确定物质含量的分析方法。产生化学发光的能源来自于化学反应，某些物质进行化学反应时，由于反应时产生的化学能使反应物或生成物激发至激发态，受激分子由激发态回到基态时，便发出一定波长的光，这种吸收化学能使分子发光的过程称为化学发光。化学反应激发后的激发态电子回到基态过程中有许多途径，可以通过振动跃迁、转动跃迁、系间跨越、非辐射跃迁、辐射跃迁等多种形式释放能量，且所有这些过程之间是竞争进行的1-5

8、（如图1所示）。图1 Typical photophysical processes in CL emission化学效率主要取决于发光所依赖的化学反应本身；而发光效率则取决于发光体本身的结构和性质，也受环境的影响。化学发光效率化学效率发光效率化学发光反应的发光强度Icl是以单位时间内发射的光子数表示，它与化学发光反应的速率有关。时刻t 的化学发光强度（单位时间发射的光量子数）：如果反应是一级动力学反应，t时刻的化学发光强度Icl与该时刻的分析物浓度c成正比，即化学发光峰值强度与分析物浓度c成线性关系。在化学发光分析中，常用已知时间内的发光总强度来进行定量分析。图2 化学发光动力学曲线1.2化

9、学发光的分类化学发光按原理可分为直接化学发光，间接化学发光，生物发光。一些化学反应能释放足够的能量把参加反应的物质激发到能发射光的电子激发态，若被激发的是一个反应产物分子，则这种反应过程叫直接化学发光。反应过程可简单地描述如下：其中为光子，C*表示C处于单线激发态若激发能传递到另一个未参加化学反应的分子D上，使D分子激发到电子激发态，D分子从激发态回到基态时发光，这种过程叫间接化学发光。反应过程可表示如下：生物发光（bioluminescence）是指生物体发光或生物体提取物在实验室中发光的现象。它不依赖于有机体对光的吸收，而是一种特殊类型的化学发光，化学能转变为光能的效率几乎为100%。也是

10、氧化发光的一种。生物发光的一般机制是：由细胞合成的化学物质，在一种特殊酶的作用下，使化学能转化为光能。自然界具有发光能力的有机体种类繁多。一些细菌和高等真菌有发光现象。动物界25个门中，就有13个门28个纲的动物具有发光现象，从最简单的原生动物到低等脊椎动物中都有发光动物，如鞭毛虫、海绵、水螅、海生蠕虫、海蜘蛛和鱼等。动物的发光，除其自身发光即一次的发光以外，由寄生或共生而产生二次发光的例子也不少。不同生物体的发光颜色不尽一致，多数发射蓝光或绿光，少数发射黄光或红光。例如萤火虫的发光是生物发光的一种。萤火虫的发光原理是：萤火虫有专门的发光细胞，在发光细胞中有两类化学物质，一类被称作萤光素，在萤

11、火虫中的称为萤火虫萤光素（Firefly luciferin），另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP ，并与氧气发生反应，反应中产生激发态的氧化荧光素，当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放，只有极少部分以热的形式释放，反应效率为95%，甲虫也因此而不会过热灼伤。人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。2.化学发光试剂化学发光剂或发光底物是在化学发光反应中参与能量转移并最终以发射光子的形式释放能量的化合物。能作为化学发光剂的条件：（1）发光的量子产率高；（2）它的物理-化学特性要与被标记或测定的物质相匹配；（3）能与抗原或抗体

12、形成稳定的偶联结合物；（4）其化学发光常是氧化反应的结果；（5）在所使用的浓度范围内对生物体没有毒性。化学发光试剂分为直接发光试剂和酶促发光试剂。2.1直接化学发光剂 直接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。2.1.1 吖啶酯及吖淀酰胺类如果吖啶环上的C-9碳原子链上取代基且该取代基能与吖啶环上的C-9和H2O2 形成有张力的不稳定的二氧乙烷，此二氧乙烷分解为CO2和电子激发态的N-甲基吖啶酮，当回到基态时发出光子，则这类取代吖啶化合物可做为化学发光标记物。根据取代基的不同，常用作化学发光标记物的吖啶取代物分为两类：一类为吖啶

13、酯，如图3-1所示；另一类为吖啶磺酰胺，如图3-2所示： 图3 吖啶取代物结构式图3-1和图3-2中的R，R，R可能由烷基、烷烯基、芳基、烷氧基及其取代物等构成，相当于连结吖啶部分和官能团部分的空间手臂，其中R，R还可能起控制反应动力学和稳定性的作用，如果R，R含有吸电子基团，则增加反应速率降低稳定性，含有电子授予体基团，则降低反应速率增加稳定性。X、X、X为官能团，它们起的作用是偶联抗原或抗体，并增加化合物在水中的溶解度。常用做CLIA的吖啶酯和吖啶磺酰胺化合物 4-8有下面几种结构（如图4）：图4 吖啶酯和吖啶磺酰胺化合物的结构它们的结构中都有共同的吖啶环，它们的发光机理相同：在碱性条件下

14、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，如图5所示：图5 吖啶酯的发光原理吖啶类化合物在水溶液中的水解程度，随pH值增大而增大；随温度升高而增大。大多数吖啶酰胺类化合物的稳定性较吖啶酯类高，其原因是由于C-N键与C-O键的键级不同，C- N键大于C- O键；吖啶酰胺类化合物抵抗水解的能力强于吖啶酯类。对于吖啶化合物来说，吖啶环及酚环或苯磺酰环上，不连取代基与连接不同取代基其稳定性不同。通常吖啶环或酚环或苯磺酰环上，连有甲基等取代基的吖啶酯或吖啶磺酰胺，由于空间位阻大的原因热稳定性增加，连有吸电子基团时，因有利于亲核取代

15、反应而使稳定性降低。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，具有许多优越性，特别是无须一个催化过程，也不需要增强剂，从而降低了背景发光，提高了信噪比，干扰作用少。该类化合物作为化学发光免疫分析的发光标记物，还具有其它方面的优点，如光释放快速集中、发光效率高、发光强度大，易于与蛋白质联结且联结后光子产率不减少、标记物稳定，在2- 8下可保存数月之久，因此吖啶酯或吖啶磺酰胺是一类非常有效的化学发光标记物。这类化合物发光为闪光型，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。吖啶酯或吖啶磺酰胺类化合物应用于CLIA，通常采用的

16、体系是Acridinium ester/ H2O2 系统，即用吖啶酯或吖啶磺酰胺标记抗体或抗原，用HNO3+H2O2 和NaOH作发光启动试剂。有些在发光启动试剂中加入TritonX- 100，CTAC，Tween- 20等表面活性剂以增强发光。例如Cibo Corning公司的Magic Lite化学发光免疫分析系列商品试剂盒就是采用这种系统。2.1.2 三联吡啶钌三联吡啶钌Ru(bpy)32+（如图6所示），其是电化学发光剂，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。电化学发光过程如下（如图7所示）：Ru(bpy)32+和三丙胺（TPA）分别在阳极表面氧化成

17、Ru(bpy)33+和TPA阳离子自由基（TPA+）·，（TPA+）·迅速脱去一质子形成三丙胺自由基TPA·，TPA·具有强还原性，从而把Ru(bpy)33+还原为激发态的Ru(bpy)32+；后者发射一个620nm的光子回到基态，再参与下一次电化学发光，只需0.01ms就可发出稳定的光，300ms达到最高峰，每秒几十万次的循环电化学发光大大提高了分析的灵敏度。另外，通过电极反应在线制备了不稳定的发光剂Ru(bpy)33+和TPA·，避免了由于化学激发剂不稳定对分析测试的影响。图6 三联吡啶钌结构式 图7 电化学发光原理2.2酶促反应发光剂 酶

18、促反应发光剂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。2.2.1鲁米诺及其衍生物鲁米诺（luminol）、异鲁米诺（isoluminol）及其衍生物作为化学发光物质最早被用作标记物11-13，是现有化学发光分析中最常用的体系。其结构式如图8所示：图8 鲁米诺、异鲁米诺结构式这类物质的发光为氧化反应发光，它们在碱性条件下通过辣根过氧化物酶（HRP） 催化，被H2O2氧化生成3-氨基邻苯二酸的激发态中间体，当其回到基态时发出光子。图9阐述了鲁米诺-辣根过氧化酶-双氧水体系的反应过程。图9 鲁米诺的发光反应图10阐述了HRP 催化鲁米诺氧化反应产生化学发光的机理。首

19、先HRP氧化H2O2 得到氧化态HRP（HRP-1），然后HRP-1和鲁米诺阴离子（luminol-）反应得到半还原态的HRP（HRP-2）和鲁米诺自由基（luminol）最后HRP-2和另外一个鲁米诺分子反应，再产生一个 luminol自由基，从而 HRP-2回到还原态HRP14。由于鲁米诺和H2O2在无HRP催化时也能缓慢自发发光，在最后光强度测定中造成空白干扰，因而宜分别配制成二瓶试剂溶液，只在用前即刻混合。HRP 催化鲁米诺氧化的反应可被某些酚试剂（如邻碘苯酚、对碘苯酚）或萤火虫荧光素酶等增强。增强剂的作用是增强发光和延长发光时间，由此可提高敏感度。图10 鲁米诺发光机理鲁米诺的发光光

20、子产率约为0. 01，最大发射光波长为425nm。早期用鲁米诺直接标记抗原或抗体，但由于标记后发光强度降低而使其灵敏度受到影响，近年来改用HRP标记抗原或抗体，免疫反应后，利用鲁米诺作发光底物，在发光启动试剂（NaOH+H2O2）作用下，鲁米诺发光，发光强度依赖于免疫反应中酶的浓度。如果不使用增强剂，鲁米诺体系的发光基本上为闪光型且信号弱。1983-1984年Whitechead和Thorpe等首先在上述体系中加入合成的荧光素即一种6-羟基苯并噻唑的衍生物，可以使发光时间延长持续至7min，光信号强度提高7倍，并降低本底信号强度，将信噪比提高达原来的80倍，此即为Luminol/ H2O2/H

21、RP/ EnhanceSystem。1985年发现一些取代酚如对位碘苯酚、1- 溴- 2- 萘酚、对位苯基苯酚、对羟基肉桂酸和4- 苯基硼酸等是更好的增强剂，发光的持续时间可延到30- 60min，发光强度至少增加100倍以上。目前鲁米诺、异鲁米诺及其衍生物应用于CLIA，通常采用的体系是Luminol/ H2O2/ HRP/Enhance System，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，光发射强度达到最高峰；20min后，光强度减少20%。Amersham公司的Amer

22、lite化学发光免疫分析系列商品试剂盒采用Luminol/ H2O2/ HRP/p- iodphenol System。2.2.2（金钢烷）- 1,2- 二氧乙烷及其衍生物能发生化学发光的（金钢烷）-1,2- 二氧乙烷 15-21，其结构可以表示如下通式（图11）：图11 （金钢烷）-1,2- 二氧乙烷结构通式其中T通常为环烷烃金钢烷，起稳定过氧环的作用，X为烷氧基，它的作用是增加2-二氧乙烷的水溶性，Y是发光基团（也叫生色基团和荧光发色团），Z是Y的保护基团，它与Y连接的化学键能被碱性磷酸酶断裂，而使Z与Y脱离。当酶促使Z从分子中脱离后，二氧乙烷分解成两个羰基化合物，一个含T，另一个含X和Y

23、，分解反应放出的能量，使Y激发形成一不稳定的电子激发态中间体，当其回到基态时发出光子。可以通过选择修饰不同取代基Y的二氧乙烷，使发射光的波长和光量子数不同，而通过选择修饰T和X、Z可改变二氧乙烷的水溶性和分解动力学性质。常用于化学发光免疫分析的（金钢烷）-1，2-二氧乙烷有下面几种结构（如图12）： 图12 （金钢烷）-1,2- 二氧乙烷结构式在上述分子结构中，螺旋金刚烷构成分子的稳定部分，带有保护基团（磷酸酯或半乳糖吡喃苷）的衍生芳香族结构，则构成易被酶解并在酶解后发光的部分，发光由二氧乙烷断裂分解成为一个激发态的两个羰基化合物。例如AMPPD在碱性磷酸酶（AP）作用下磷酸酯基发生水解，脱去

24、一个磷酸基而得到一个中等稳定的中间体AMPPD- （半衰期2-30min） ，此中间体经分子内电子转移裂解为一分子的金钢烷酮和一分子处于激发态的间氧苯甲酸甲酯阴离子，当回到基态时发出波长为470nm的光，并可持续几十分钟，其发光机理如下图13所示：图13 AMPPD化学发光原理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）AMPPD的热稳定性好，在pH=7.0的水中，30时的分解半衰期为142h，活化能为21. 5kcal/ mole；（3）在pH=9.0时，AP酶解AMPPD的速度最快；在pH=9. 5时，虽酶解速度略低，但信噪比最低；（4）AMPP

25、D的酶解发光为辉光型，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；（5）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。增强剂的增强机理目前还不非常清楚，在理论上还没有精确的解释，文献上一般认为AMPPD在中等极化的非质子有机溶剂（如正丁醇，二甲基亚砜等）中的发光强度和检测灵敏度较在极化的质子溶剂中，尤其是水介质中高。如在水介质中加入增强剂，增强剂包围在AMPPD分子的周围，可能通过疏水或离子相互作用或二者兼而有之，与AMP

26、PD酶解产生的发色团结合，使发色团形成一个稳定的构象。这样使发色团与水分子隔开，从而阻止发色团从激发态回到基态时，非光发射的途径如振动松驰以热能的形式释放全部或部分能量，一些天然的水溶性大分子如水溶性球蛋白BSA、HAS等，和人工合成的聚季铵盐如TMQ、BDMQ等，它们的分子结构中都含有疏水区，能提供一个疏水性微环境，具有稳定发色基团的作用，从而增强发光强度。CSPD和CDP- Star 是继AMPPD后合成的AP酶解化学发光物质，它们的发光性能优于AMPPD： CSPD和CDP- Star较AMPPD稳定；非酶解性的水解程度更低；酶解速度更快，达到最大光信号只需要相当于AMPPD时间的一半；

27、且发光信号更强，信噪比更高；CSPD和CDP- Star 是目前最理想的AP酶解化学发光物质。 （金钢烷）-1，2-二氧乙烷及其衍生物 15-21 应用于CLIA，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。目前美国DPC公司的Immulite System和Beckman Coulter公司ACCESS Automated Immunoassay System都是采用Dioxetane/ AP/ Enhance System。3.国内外主要的化学

28、发光仪器的生产商尽管人们这么早就发现了化学发光现象，由于大多数化学发光非常微弱，且大多数化学发光反应为快反应，更主要是由于检测器的限制，使得化学发光反应在分析化学中的应用受到限制。随着化学发光分析研究的深入，化学发光分析仪器也得到了发展。最初分析工作者主要根据研究工作的需要，自己组装化学发光分析仪器，随着研究工作的深入和技术的日趋成熟，自二十世纪六、七十年代国外化学发光分析仪器有了迅速的发展 22，23。国内化学发光分析方面的研究起步于八十年代初，自章竹君及其研究小组在鲁米诺的合成、发光仪的研制方面取得突破性的进展以来，短短二十年时间，国内化学发光分析的研究取得了很大的进展。有关高效液相色谱化

29、学发光检测器、毛细管电泳化学发光检测器、化学发光免疫分析法和生物的超微弱发光在生命科学、环境、临床医学中的应用都已成为研究的热点。表1列出各种国内商品化的化学发光分析仪。到二十世纪九十年代，一些研究工作者和仪器开发商已经研制出了不同型号的商品化的化学发光分析仪。有关化学发光分析仪器的综述文献也已有报到 24，25。表2列出各种国外商品化的化学发光分析仪。表1 国内商品化学发光分析仪仪器型号与名称制造单位性能备注FJ-2116超微弱生物化学发光分析仪陕西师范大学生物化学发光FJ-2117超微弱生物化学发光分析仪陕西师范大学生物化学发光YHF-1液相化学发光仪西安无线电八厂瞬间发光（流动注射分析）

30、适合于化学发光动力学研究YHF-2液相化学发光仪西安无线电八厂瞬间发光（流动注射分析）适合于化学发光动力学研究8601流动注射化学发光分析仪江苏泰县分析仪器厂瞬间发光FICT-8604流动注射化学发光分析仪江苏泰县分析仪器厂瞬间发光FC-878流动注射化学发光分析仪江苏泰县分析仪器厂瞬间发光FG-300超微弱生物化学发光分析仪上海植物所生物化学发光光强10-404phlton/s cm2FG-83-1液相化学发光仪福州无线电六厂瞬间发光（流动注射分析）HF-1液相化学发光仪厦门英华无线电厂瞬间发光（流动注射分析）KJL-1超微弱生物化学发光分析仪北京空军总医院生物化学发光可检测10-18w超微

31、弱光SHJ-1化学发光分析仪上海计量局实验厂化学发光应用光子计数技术（单管）T3超微弱光探测仪南京土壤所化学发光应用光子计数技术BF-8840化学发光氮氧化物分析器北京分析仪器厂化学发光用光电倍增管检测WDD-2电脑发光测试仪北京瑞利分析仪器公司FT-632型生物化学光度计北京核仪厂GPI-B型化学发光仪西安莱特电子公司流动注射式化学发光仪8601，FICT-8604，FC-877，FC-878型化学发光仪江苏泰县分析仪器厂流动注射式化学发光仪SHG-I型化学发光仪上海注射式化学发光仪表2 国外商品化学发光分析仪国别和公司名称仪器型号检测方法温度控制动态范围灵敏度备注Bio-OrbitOY12

32、57-001 Sirius LuminometerPMT单管光子技术（1-10s）12、25、371040.04pgATP1258 Microolate luminometer微滴板光子计数2-40104总测定时间<55s1254-001 lumimovaPMT单管光子技术（1-10s）15、25、371040.03pgATP1251-003 lumimometerPMT单管光子技术（1-10s）2-45104-1070.04fmolATPLabsystems OyLuminokan TLPMT单管光子技术无控温1040.08fmolATPAnthos Labtec Instrument

33、s GmbHLucy Microplace Lumimometer96孔微滴板PMT2-40Trace LtdUni-Lite Xcel and Single-shot Swab Device便携式单管仅测ATPBMG Lab Technologier GmbHLUMIstar Microplate luminometer微滴板光子计数2-45102重组水母发光蛋白Celsis LtdSystem-SURE Portable HygieneMonitor便携式单管104背景小于50RLUCham Sciences IncCham Luminotor-K便携式单管仅测ATPCham 6600 S

34、vstem便携式单管细菌总数、碱磷酶和多肤PocketSwab仅测ATPCLMBILtdLB-3PA ioluminometer单管105仅测ATPLB-4PA ioluminometer便携式单管105仅测ATPEG&Gberthold Labora Torium Prof Berthold GmbH & CoKGLumat LB 9507 luminometer单管光子技术380-630nm无控温20 amolATP液体样品20-300LLMilumat LB 9506 luminometer单管电子计数Micro Luma Plus LB96V Microplate微孔滴

35、板光子技术380-630nm5-4010225-200LLAuto Lumat LB953180个单管电子技术370-620nm5-401020.2fmolATP25-200LLWallac 1420 VICRTOR24、48、96、384孔微滴板无控温102酶标、发光、荧光和时间分辨荧光Hughes Whitlock LtdBioprobe Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPNew Horizons Diagnostics CorporationModel 3550 Micro Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPPersdorpAnalytical Lumac

36、 BvBiocounter M1500 Light Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPBiocounter M1800 Light Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPBiocounter M2800 Light Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPAutobiocounter M4000 Luminometer光子计数便携式单管仅测ATPCheckMate Luminometer with Swabmate光子计数便携式单管仅测ATPTurner DesignsTD- 2020 Luminometer光子计数便携式单管300-650nm5-4010

37、550-250LLSTRATEC Electronic GmbHLumino光子计数PMT单管340-600nm无控温103>0.7pgATP50-300LL0.1-199sPlate Lumino光子计数PMT96孔微滴板340-600nm5-44105>20amolATPIDEKX Laboratories IncLinghting便携式单管无控温仅限ATPBoeherige Mannhein IncECLPMT 620nm105>1pmolDynatech Labtoratories IncMLX Microplate Luminometer96孔微滴板板PMT5-45

38、103-10210fmolATP微滴板用条形码控制TEModel 42 CNOx分析仪系统4.化学发光的应用由于不需要外源性激发光源，避免了背景光和杂散光的干扰，降低了噪声，大大提高了信噪比。具有灵敏度高，线性范围宽，设备简单，操作方便，易于实现自动化，分析快等特点。在生物工程学，药物学，分子生物学，临床和环境化学等各个领域正显示出它蓬勃的生机。4.1化学发光免疫分析化学发光免疫分析是将发光系统与免疫反应相结合，以检测抗原或抗体的方法，既具有免疫反应的特异性，更兼有发光反应的高敏感性，有时可以达到放射免疫测定和酶联免疫测定方法同样的灵敏度，线性响应范围很宽，在常规临床分析和临床研究中都有广泛应

39、用和发展前景26-38 。该方法的优点包括检测限低（10-1810-21mol/L），分析速度快，应用范围广。在常规的临床实验室，化学发光已普遍应用于免疫分析和DNA探针分析，包括以化学发光物作为标记物和对酶标记物的化学发光测定。在临床研究中，化学发光检测技术可用于测定受体基因表达的酶、细胞发光、杂交蛋白质和核酸印迹分析39 。化学发光免疫试剂盒和自动免疫分析仪已被开发，并且一些大型的生物诊断仪器公司已将其商业化。化学发光免疫分析主要分为化学发光免疫测定、化学发光酶免疫测定和电化学发光免疫测定。化学发光免疫测定亦称化学发光标记免疫测定，它用化学发光剂直接标记抗原或抗体，与待测标本中相应抗体或抗

40、原反应，然后经过分离游离态化学发光标记物，加入化学发光底物产生发光反应，进行定量或定性检测。鲁米诺和异鲁米诺作为化学发光物质最早被用作标记物29,29 ，但它们很快就被更灵敏的一种化学发光标记物- 吖啶酯所取代40 。将吖啶酯标记物暴露于碱性H 2 O2溶液中，就会有激发光的产生。化学发光酶免疫测定法是以酶来标记抗原或抗体，发光剂作为测定的底物，通过酶对发光反应增强测定的敏感性来进行测定。辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（AP）是两种常用的标记酶，均有其相应的发光底物，该方法在临床检验中有广泛应用。化学发光酶免疫测定方法具有灵敏度、精密度和准确性高、试剂稳定无毒害、测定耗时短等优点，已发展

41、成一系列商品化的自动免疫测定分析仪器。电化学发光免疫测定常用的标记物为电化学发光反应的底物钌联吡啶，其衍生物N-羟基琥珀酰胺（NHS）酯可通过化学反应与抗体或不同化学结构的抗原分子结合，制成标记的抗体或抗原。它的测定模式与ELISA 相似，分二个步骤进行。以双抗体夹心法测定抗原为例，第一步在试管中进行，反应物为Ru（bpy）32+标记的抗体、吸附在磁性微球上的固相抗体以及受检的标本，反应后的体系含有标记抗体、固相抗体与标本中的抗原形成的夹心复合物外，尚有多余的标记抗体和固相抗体。第二步是将反应液输入检测仪器的反应室中，随即用含三丙胺（TPA ）的缓冲液冲洗。反应室电极下有磁铁。含磁性微球的夹心

42、复合物及游离的固相抗体被吸附在电极表面，游离的标记抗体随冲洗液流出。此时在反应室中即发生电化学发光反应，发出的光由光电倍增管检测，转化为电信号，通过电信号的测定反映标本中抗原的含量。4.2药物分析方面的应用药物分析作为化学分析的一个重要领域，不但要求分析结果准确可靠，而且要求方法简便、灵敏度高。化学发光法作为最灵敏的分析方法之一在药物分析中得到了迅速发展，其分析理论和技术已渗透到药物分析的各个方面，主要包括：（l）应用化学发光理论和技术对中西药有效成分进行定量分析；（2）利用化学发光分析的高灵敏性对药物在动物体内的动态变化进行监测，绘制药时曲线，计算系列药动学参数，为临床安全、合理、有效用药提

43、供理论依据；（3）进行药物在动物主要脏器中的分布和残留研究，这对于监测一些毒性大的药物损伤脏器造成危害的研究有着重要的价值，能为临床医学提供更有效的用药依据；（4）利用化学发光分析法对中草药中所含的生命元素及其吸收代谢进行测定和监测。随着药物分析，尤其是体内药物分析的发展，对分析方法提出了更高的要求，化学发光法与流动注射技术联用，不仅灵敏度高，线性范围宽，而且分析快速、重现性好、自动化程度高，作为一种有效的痕量分析技术，在药物分析中显示了极大的潜力和应用前景。抗生素类药物可分为p-内酞胺类、氨基糖昔类、四环素类、大环内醋类等，其分析检测在制药和医疗领域有重要意义。生物碱是一类含氮的碱性有机化合

44、物，大部分都具有显著的生理活性或者毒性。因此，生物碱的测定在疾病诊断、法医鉴定以及兴奋剂检测等方面都具有十分重要的意义。皮质类固醇是激素类化合物，具有重要的生理功能和医疗作用。Iglesias等利用鲁米诺一城Fe(CN)6一K3Fe(CN)6一NaOH化学发光体系检测了几种皮质类固醇，据此对其进行了化学发光检测，氨基酸的分析常常涉及与一些试剂的反应，通过生成的氨基酸衍生物的分析信号间接计算氨基酸的含量。但一般的衍生化技术存在反应产率不高和费时的问题，而且增加了技术上的复杂性。化学发光分析可直接测定氨基酸，简便快速、灵敏度高。维生素是一类维持机体正常生理功能的重要物质，体内维生素的含量过高和过低

45、都会影响人体的正常代谢，因此其分析检测对临床医学具有重要意义。流动注射化学发光方法在维生素检测的方面广泛应用。除上述的几类药物以外，流动注射化学发光法在其它多种药物的检测方面也发挥着重要作用。5.化学发光的市场与化学发光免疫分析的临床前景免疫学检测作为临床检验的主要组成部分，在临床检验的重要性日益增强，同时随着新的检测技术的不断出现，免疫学检测发展迅速，尤以标记免疫分析最为显著，如化学发光检测技术时间分辨荧光免疫测定技术、荧光偏振免疫分析测定技术等。进入新的世纪，伴随着生物学及光机电相关技术应用的不断发展，自动化免疫分析检测系统不断普及和推广，大幅提高了检验结果的准确度，使得实验室标准化得以实

46、现41-44。自动化免疫分析检测系统的发展主要围绕在固相载体和发光体系两大核心技术的不断发展和完善： 采用的固相载体有塑胶微粒、超顺磁微粒、弹性塑料管、塑料珠等，其中磁微粒具有包被量大，易于实现自动化的优势，全球主要自动化免疫分析仪主要采用微米级超顺磁微粒作为固相载体。通过化学键直接将生物活性物质连接在磁微粒表面；或者采用链霉素-生物素荧光素、荧光-素抗体体系连接生物活性物质。采用的发光体系有直接化学发光电化学发光酶促化学发光三种。其中直接化学发光法主要有吖啶酯、异鲁米诺发光体系，酶促化学发光还可分为辣根酶和碱磷酶体系45-47。自从美国雅培公司的AxSYM系统于1993年面世以来，经过近二十

47、年的发展，目前全球有超过30家大型自动化免疫分析仪器的厂商，具有超过六十个系列的免疫自动化产品。根据美国病理专科医师学会（ The College of American Pathologists，CAP） 的统计，目前国际上化学发光自动化免疫分析仪（ Automated immunoassay analyzers） 发展趋势为检验仪器的实验室集成化系列化智能化发展 检测试剂项目日益完善，涵盖心脏标志物肿瘤标志物甲状腺功能性腺激素代谢物质药物浓度肝炎先天性 疾 病肝纤维化等系列百余种检测试剂48,49。大型自动化免疫分析仪器用于临床检验主要有以下优点：自动化仪器使检测速度迅速提高由于免疫检测反

48、应的局限性，检测过程必须经过样本试剂的精确加入反应物质的温育、多次的洗涤过程显色反应后的信号检测、最终计算等步骤才能最终得到检测结果，因此这几个步骤的顺利实施影响到仪器的最终检测速度43,44目前认为在一个检测循环中，样本与试剂加入是最浪费时间的步骤 因此各生产厂家通过增多加样针的个数（Architect，样本与试剂针一共4个） ，或者增加样本加入模块个数（UniCel DxI 800，四个加样模块），将每小时的测试速度从100 提高到400。一个平台可以同时进行多个临床项目的检测。各主流生产厂家都在试剂的检测项目上进行产品线的扩大，目前可检测项目较十年前都有较大的扩展，例如新型的肿瘤标志物被

49、开发出来。致力于实验室的一体化设计与开发。通过将实验室内生化检测与免疫检测等自动化仪器结合，减少样本在转运过程中的损失与污染，提高了实验室检测的效率，贝克、曼罗、氏雅培的产品线中都有整体实验室的最终解决方案下面就国内外自动化免疫分析系统生产商及其主要自动化免疫产品的进展作一介绍：5.1国外自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统国外自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统如表3所示：表3 国外自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统系统名称仪器名称技术测量速度备注雅培诊断系统（Abbott Diagnostics）AxSYM/AxSYM Plus免疫自动系统微粒子捕捉免疫发光技术6

50、0-120次/h1993年面世，到2001年全球已经超过两万台仪器使用Architect新一代免疫发光/生物模块检测系统吖啶酯标记与磁微粒技术400次/h2010年，i2000系统免疫模块由超过7000台在全球各地进行使用，i1000SR有接近2000台，ci82000有超过1700台贝克曼系统（Beckman Coulter）Access/Access 2免疫诊断系统用磁微粒与AMPPD技术100次/h2001年面世，成为当时最为灵活的自动化免疫仪器，目前全球市场有超过6400台机器在各类实验室运行UniCel DxI 800系统整合4套Access 2进样系统400次/h2003年面世，已

51、经超过1000台在大型检测机构运行Unicel DxI 600系统整合2套Access 2进样系统200次/h2007年面世，简化版的系统，市场适应能力更为优越Unicel & Dxc 600i、660i、680i、860i、880i罗氏诊断系统（Roche Diagnostics）Elecsys 2010整合发光技术、磁微珠技术、链霉素-生物素技术18min/次1996年面世，面前销量已超过7000台cobas e411Elecsys 2010升级版2006年面世，更适合医院检测使用模块分析仪E170（MODULAR ANALYTICS E170） 170次/h2001年面世 cob

52、as 6000系统cobas e601与c501结合2006年面世，成为可进行免疫、生化和电解质测定的联合血清分析仪，目前仅在美国就有1000台在使用西门子诊断（Siemens Healthcare Diagnostics）ADVIA Centaur CP Immunoassay System/2005吖啶酯技术和磁微粒技术180次/hADVIA Centaur XP/2006吖啶酯技术和磁微粒技术240次/hIMMULITE 1000塑料珠为载体，离心洗涤方式（专利）120次/h最早投入使用的自动化免疫分析系统，自1993年开始销量超过了7000台IMMULITE 2000200次/h199

53、8年面世，在全球超过5000个用户IMMULITE 2500 SMS2004年面世，超过700台销售东曹系统（TOSOH Bioscience Inc.）AIA系列自动化免疫系统基于其专利的试剂技术AIA-PACK开发出来AIA-60060次/h2000面世AIA-1800180次/h2003年面世AIA-36036次/h2004年面世，更适合小型医院使用AIA-2000200次/h2008年面世，全球销售超过5000台，成为免疫检测的后起之秀5.2国内自动化免疫分析系统生产商及自动化免疫分析系统国产免疫自动化的发展由于核心技术的欠缺严重滞后，国内企业在智能集成控制技术、精密机械加工、微弱光检

54、测方面缺乏核心技术，大大制约了民族免疫体外诊断产业的发展，亟待进行核心技术的迅速突破。尽管如此，国内已经有一些具有先见之明的企业开始进行自动化免疫分析系统的开发。新产业（Snibe） 是一家位于中国南方的体外诊断公司，2008年进入免疫自动化的视野，从最初的模仿者逐渐变成了具有一定能力的领先者。产品从Maglumi1000,发展到Maglumi2000、Maglumi2000 PLUS，虽然仍摆脱不了索灵公司的LIASION，但是他们不断进行改进，将在机试剂种类提高到了25种，还保证检测速度不会降低，成功降低了仪器成本，并开始在中国和其他不发达地区进行积极的营销，效果还是不明显，但是他们在努力

55、，可以称之为中国免疫自动化设备的先驱者。同时他们借助LIASION的试剂开发平台，成功的进行了超过100种试剂的国产化转化，目前正在市场上进行大规模的推广。其他中国公司，尤其是在免疫检测试剂开发中位于前列的几家大型公司，包括深圳迈瑞、上海科华、北京万泰、郑州安图等都在试图在免疫自动化领域进行拓展与尝试。国内公司大多采用磁微粒化学发光检测技术，将免疫磁珠体系、化学发光体系与免疫反应体系相结合，实现免疫自动化，其检测原理与国外主流产品相似。虽然较国外起步晚，但他们起点高，在总结和分析国外产品的基础上设计开发，并借助国外先进的技术力量，努力打造出高品质的产品。国产免疫自动化设备的全面上市还需要企业和国家的共同努力，但可喜的是国内一些公司，像北京博奥，郑州安图、北京大成、天津九鼎等，已经成功开发出了磁微粒化学发光技术平台，在此平台下研制的系列试剂，已获得SFDA的批准，包括肿瘤标志物、传染病、甲状腺激素、生殖激素等系列检测试剂。磁微粒化学发光技术平台的成功建立标志着国产企业向自动化免疫