紫外可见分光光度法课件

1、12 第一节第一节 基本原理基本原理 一、紫外一、紫外- -可见吸收光谱（可见吸收光谱（uv-vis光谱）光谱） 起源：价电子能级跃迁起源：价电子能级跃迁 由于分子吸收紫外由于分子吸收紫外- -可见光区的电磁辐射，分可见光区的电磁辐射，分子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生。子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生。紫外光谱紫外光谱又称为又称为电子光谱电子光谱分子吸收光谱分子吸收光谱问题问题1 1：为何为何uv-visuv-vis光谱吸收带都比较宽光谱吸收带都比较宽?3 解答解答 分子吸收紫外可见光时，不仅会引起电子能级的跃迁，振动能级和转动能级同时会发生跃迁。振动能级的间隔要比电子能级的

2、间隔小很多，转动能级间隔更小。这样对于某一电子能级的跃迁，由于同时伴随着振、转能级的跃迁，吸收光子的频率就不是唯一的了，而是很多非常相近的频率分布在一个较大的频率范围内。在仪器的分辨率不是特别高时，这些频率就看起来是连续的，从而形成带状光谱。 4吸收带跃迁类型官能团lmaxer 带np*杂原子不饱和基团 300nm 200nm 104b 带分子振动转动能极苯环 256nm 200e 带pp*苯环大 p键e1: 180nme2: 200nm4.71047000 二、吸收二、吸收带带问题问题2 2：当溶剂极性增大时，为何：当溶剂极性增大时，为何k k带和带和r r带的间带的间距减小距减小?5 解答

3、：解答：影响吸收带的因素影响吸收带的因素共轭体系越长，共轭体系越长，max红移，红移，maxuv光谱光谱 的基本规律的基本规律 溶剂溶剂极性增大极性增大 pppp* *的的l lmaxmax 红移红移n npp* *的的l lmaxmax 兰移兰移溶剂效应溶剂效应溶剂极性溶剂极性增大增大，r r带和带和k k带间距离带间距离降低降低6例：苯酚例：苯酚 e e2 2带：带：b b 带：带：例：苯胺例：苯胺 e e2 2带：带：b b 带：带：7 仪器校正仪器校正 1、波长校正、波长校正苯的吸收峰校正波长苯的吸收峰校正波长（紫外光区）。在（紫外光区）。在25ml容量瓶内，滴入一滴苯容量瓶内，滴入一

4、滴苯(a.r.)，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀后，以无水乙醇为空白，在用无水乙醇稀释至刻度，摇匀后，以无水乙醇为空白，在200280nm间用间用lcm石英池测定吸收度。石英池测定吸收度。 如下：如下： 229.2 233.5 238.9 243.2 248.5 254.5 260.6 268.4精精 度度(nm) 3.0 3.0 3.5重现性重现性(nm) 0.15 0.15 0.20 2 2、吸收池的校正、吸收池的校正：配对配对（两个吸收池（两个吸收池t t差值差值t t0.5 %0.5 %）第二节第二节 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 84、吸收度的准确度校正、吸收度的准确度校正精密称

5、取在120干燥至恒重的重铬酸钾重铬酸钾基准试剂0.2g(称准至0.lmg)，置500ml容量瓶中，用0.02mol/l h2so4液溶解，并稀释至500ml，摇匀（贮备液）。取4m1贮备液稀释稀释25ml容量瓶中(64mg/l），在规定的波长处测定并计算其吸光系数，并与规定的吸光系数比较，应符合下表中规定。 波长（波长（nmnm） 235235（最小）（最小） 257257（最大）（最大） 313313（最小）（最小） 350350（最大）（最大） 吸光系数吸光系数 的规定值的规定值 124.5 144.0 48.62 106.6吸光系数吸光系数 的的许可范围许可范围 123.0125.0 1

6、42.8146.2 47.050.3 105.6108%11cme%11cme3 3、杂散光校正：、杂散光校正： 1.2% 1.2% kcl溶液，溶液，h h2 2o o空白，空白，200nm200nm；t t 1.0% 1.0%试剂试剂 浓度浓度%（g/ml） 测定用波长（测定用波长（nm） 透光率（透光率（%）氯化钾氯化钾 1.20 200 1.0碘化钠碘化钠 1.00 220 0.8亚硝酸钠亚硝酸钠 5.00 340 0.85. 5. 吸收值精度和仪器线性范围吸收值精度和仪器线性范围 精密称取在120干燥至恒重的重铬酸钾基准试剂0.2g(称准至0.lmg)，置500ml容量瓶中，用0.0

7、2mol/l h2so4液溶解，并稀释至500ml，摇匀（贮备液）。用刻度吸管精密量取上述重铬酸钾溶液1ml、2ml、3ml、10ml分别置于25ml容量瓶中，均用0.02mol/l的h2so4稀释至刻度，摇匀。(2) 测定测定：选好配对的lcm石英比色池，以0.02mol/l的h2so4为空白，选择s值，扫描4m1贮备液制成的稀释液在230360nm间的uv光谱。(3) 将以上10种浓度作a-c曲线，求回归直线方程。(4) 计算计算：根据称样及稀释度，计算出各个的吸光系数，在直角坐标纸上，以各吸光度为横坐标，相应的吸光系数为纵坐标，绘出吸光系数-吸光度曲线。一般来说，仪器测出的吸光系数，在吸

8、光度过小时，常偏高，过大时，常偏低，其间有一段平坦区，在这区间测出的吸光度计算出的吸光系数是一个常数，它与平均值的偏差不超过0.2的一段，为这台仪器的线性范围或最佳工作范围。 (1) (1) 溶液配制方法溶液配制方法：10第三节第三节 定性和定量分析定性和定量分析一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析定性鉴别定性鉴别纯度检查和杂质限量测定纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法单组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法问题3下列关于紫外光谱的叙述正确的是a. 两个化合物相同，其紫外光谱应完全相同。 b. 紫外光谱完全相同的两个化合物，一定是同一化合物。 c. 两个化合物相同，其

9、紫外光谱不一定相同。 d. 紫外光谱完全相同的两个化合物，不一定是同一化合物。 e. 同一种化合物只要是在溶液中测定，则其紫外光谱总 是相同的。c相同物质的吸收光谱的特征（相同物质的吸收光谱的特征（maxmax、minmin、shsh等）等）相同相同， 当浓度及测定条件相同时，吸收光谱才相同当浓度及测定条件相同时，吸收光谱才相同12二、定量分析二、定量分析（一）（一）单组分的定量方法单组分的定量方法1 1、吸光系数法、吸光系数法 2 2、标准曲线法、标准曲线法 3 3、对照法：外标一点法、对照法：外标一点法 组分组分leca 定量依据：定量依据：13拓展：导数光谱在中药分析中的应用拓展：导数光

10、谱在中药分析中的应用实例实例图图1 1 陈香白露片中橙皮甙的吸收光谱陈香白露片中橙皮甙的吸收光谱 图图2 2 陈香白露片中橙皮甙的导数光谱陈香白露片中橙皮甙的导数光谱1. 1. 橙皮甙橙皮甙 2. 2. 甘草浸膏甘草浸膏 1. 1. 橙皮甙橙皮甙 2. 2. 甘草浸膏甘草浸膏3. 3. 其余各组分其余各组分+ +陈皮中的干扰组分陈皮中的干扰组分 3. 3. 其余各组分其余各组分+ +陈皮中的干扰组分陈皮中的干扰组分 =10nm 中间波长中间波长m1=274nm, m2=254.5nmm=274nm 有机化学知识回顾：有机化学知识回顾： 具有手性的有机分子和它的镜像是对称的但不能互相重叠。当平面

11、偏振光通过它时，偏振面便发生旋转，即所谓该物质具有“旋光性”。我们将偏振面所旋转的角度称之为旋光度，可用旋转检偏镜进行测定。从观察者的角度看，当检偏镜顺时针顺时针方向旋转时，样品称右旋右旋(+)(+)物质，逆时针逆时针方向旋转时称左旋左旋( (一一) )物质手性化合物手性化合物旋光镜示意图旋光镜示意图 平面偏振光(即线偏振光)可看成是以相同的传播速度前进的左、右两个圆偏振光左、右两个圆偏振光的矢量和矢量和。介质有对称结构时，左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的矢量和在同一个平面，是忽长忽短周期性变化的一条线。图图8-2 8-2 平面偏振光和圆偏振光的关系平面偏振光和圆偏振光的关系 (a)(a)平面偏振

12、光；平面偏振光；(b)(b)左、右圆偏振光；左、右圆偏振光；(c)(c)平面偏振光由相等的左、右圆偏振光合成平面偏振光由相等的左、右圆偏振光合成 介质为有不对称不对称结构的晶体或手性化合物的溶液(旋光性旋光性物质)，如冰晶石或葡萄糖水溶液，左旋圆和右旋圆偏振光在介质中的传播速度不同(即折射率不同）使其矢量和偏离原来的偏振面，偏离程度随光程增大而增大旋光现象旋光现象图图8-3 8-3 平面偏振光在不对称介质中传播时发生旋转平面偏振光在不对称介质中传播时发生旋转 以不同波长的平面偏振光来测量化合物的比旋光度以不同波长的平面偏振光来测量化合物的比旋光度 并以并以 或有关量作纵坐标，波长为横坐标或有关

13、量作纵坐标，波长为横坐标旋光光谱旋光光谱 =(=(实实 / c/ cl l ) ) 100100 常以摩尔旋光度常以摩尔旋光度 代替代替 = = / 100 / 100 1 1）无发色团的饱和化合物）无发色团的饱和化合物 旋光值为负负值的化合物，ord谱线从紫外到可见区呈单调上升上升；旋光值为正正的化合物是单调下降下降。两种情况下都趋向和逼近0线，但不与0线相交，即谱线只是在一个相内延伸，没有峰也没有谷正常正常的或平坦的旋光谱线的或平坦的旋光谱线图图8-4 (+)8-4 (+)和和(-)(-)丁醇丁醇-2-2的的ordord谱线谱线2 2）发色团）发色团(如羰基) r带：270 nm 。ord

14、曲线在此处越过零点，进入另一个相区。形成的一个峰和一个谷组成的ord谱线cotton效应谱线效应谱线正的正的cotton效应效应：当波长由长波一端向短波一端移动时， ord谱线由峰向谷峰向谷变化负的负的cotton效应效应： ord谱线由谷向峰谷向峰变化 ord谱线与零线相交点的波长称为k图图8-5 8-5 樟脑酮樟脑酮的的ordord谱线谱线 2.1 2.1 原理原理 旋光性有机分子对组成平面偏振光的左旋左旋圆偏光和右旋右旋圆偏光的摩尔吸光系数是不同的，即l r，圆二色性。圆二色性。 摩尔吸光系数之差 = l- r，是随入射偏振光的波长变化而变化的。以或有关量为纵坐标，波长(紫外可见光区)为

15、横坐标，得到的图谱就叫圆二色光谱圆二色光谱( (cd) )。 圆二色性常用摩尔椭圆度来度量，它与摩尔吸光系数差之间的换算关系式为通常近似为10ln)(4500rleepe 3300 2.2 2.2 仪器仪器圆二色光谱计示意图圆二色光谱计示意图 2.3 cd2.3 cd的应用的应用蛋白质蛋白质构象研究构象研究中的应用中的应用 近年来 人们发现疯牛病、克- 雅氏病和震颤病等神经退行性疾病是由pri on 病蛋白所致， 而构象变化在pri on 病蛋白的致病因素中起着至关重要的作用 。因此，蛋白质的构象蛋白质的构象对其生理功能的研究具有巨大意义。 目前 确定蛋白质构象最准确的方法是x -射线晶体衍射

16、，但对结构复杂柔性的生物大分子蛋白质来说，得到所需的晶体结构较为困难，二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态下较小蛋白质的构象，可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂，相比之下，圆二色 光谱是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、 较准确的方法。 1969 年 greenfiel d 最早用cd 光谱数据估计了蛋白质的构象。近十几年以来，研究者发现，近紫外近紫外cd（ 250320 n m）作为一种灵敏的光谱探针，可反映蛋白质中芳香氨基酸残基、二硫键微芳香氨基酸残基、二硫键微环境环境的变化；远紫外区远紫外区cd （178250 n m）反映肽键的圆二色性。2.3 cd2.3 cd的应用的应

17、用蛋白质构象研究中的应用蛋白质构象研究中的应用 2.3.1 蛋白质的圆二色性蛋白质的圆二色性 在蛋白质或多肽中，主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键， 芳香氨基酸残基及二硫桥键。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时，光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同，产生吸收差值。由于这种吸收差的存在， 造成了偏振光矢量的振幅差，圆偏振光变成了椭圆偏振光，这就是蛋白质的圆二色性。 圆二色性的大小也可用摩尔椭圆度来度量 近似为10ln)(4500rleepe 33002.3 cd2.3 cd的应用的应用蛋白质构象研究中的应用蛋白质构象研究中的应用 2.3.2 蛋白质的远蛋白质的远uv cd

18、二级结构二级结构 - 螺旋结构在靠近192 n m 有一正的谱带,在222 和208 n m处表现出两个负的特征肩峰谱带; - 折叠的cd 谱在216 n m 有一负谱带,在1852 00 n m 有一正谱带; - 转角在206 n m 附近有一正cd 谱带，而左手螺旋p2 结构在相应的位置有负的cd 谱带。因此，根据所测得蛋白质或多肽的远紫外cd 谱，能反映出蛋白质或多肽链二级结构的信息。 2.2.3 蛋白质的远蛋白质的远uv cd三级结构三级结构 全型+ 型和 / 型蛋白在222 n m 和 208n m 都表现出明显的负峰，而在190195n m 内都有正峰。全型蛋白的正、负cd信号交叉

19、在低于172n m 波长处，若交叉发生在更高的波长位置，则很可能是含有型结构。据此可区别全型+ 型和 / 。图2b 中型的溶菌酶和核糖核酸酶a及图2c 中/ 型的丙糖磷酸异构酶、黄素氧化还原酶、枯草杆菌蛋白酶bpn 的正、负cd 信号交叉都发生在高于172 n m 波长处。比较图2b 和2c 的差别可发现，222 n m 和208 n m 两处的cd 数据能区分+ 型和 / 两种不同类型的蛋白质。+ 类型的蛋白质208 n m比222 n m 的cd 值要大，而/型蛋白 的cd谱 特征正好相反。而全 型蛋白缺乏象-螺旋那样明显的cd 特征。图2 d 和2 e 中前血清蛋白和- 糜蛋白酶等全 型

20、结构的蛋白表现出不同的cd 谱峰特征。1）紫外可见区域，用不同波长的左、右旋圆偏振光测量紫外可见区域，用不同波长的左、右旋圆偏振光测量cd和和 ord的主要目的是研究有机化合物的构型或构象。在这方的主要目的是研究有机化合物的构型或构象。在这方 面，面，ord和和cd所提供的信息是等价的。所提供的信息是等价的。2）200800 nm内无特征吸收，内无特征吸收，ord呈单调平滑曲线，呈单调平滑曲线，cd近于近于 水平直线水平直线。3 3）200800 nm nm内有特征吸收，则内有特征吸收，则ord和和cd都呈都呈cottoncotton效应效应4)4)当当ord呈正的呈正的cotton效应时，相

21、应的效应时，相应的cd也呈正的也呈正的cotton效应效应5)5)理想情况下，理想情况下，uv吸收峰吸收峰max、cd的的绝对值最大对应波绝对值最大对应波 长长(呈峰或谷处呈峰或谷处)及及ord的的k三者应相等三者应相等6) cotton效应的正、负与化合物中靠近生色团的手性中心的构型效应的正、负与化合物中靠近生色团的手性中心的构型 有密切的联系，在一定条件下可将不对称分子中某生色团吸收有密切的联系，在一定条件下可将不对称分子中某生色团吸收 峰的峰的cotton效应的正、负号与该生色团附近的手性中心的构型效应的正、负号与该生色团附近的手性中心的构型 联系起来。联系起来。图图8-7 8-7 or

22、d、cd与与uvuv谱线的关系谱线的关系图图8-8 8-8 旋光谱旋光谱( (上上) )和圆二色光谱和圆二色光谱( (下下) )与右旋发色团与右旋发色团(a)(a)和左旋发色团和左旋发色团(b)(b)对对应关系应关系图图8-9 8-9 1r-(+)-2-1r-(+)-2-苯骈降冰片的苯骈降冰片的cd和和uv谱谱 正的正的cd谱相应于谱相应于r带带uv光谱的应用光谱的应用dna与药物相互作用研究进展与药物相互作用研究进展 dna分子在260 nm附近处有强吸收，可根据相互作用前后dna或其他分子的吸收谱带的变化对二者相互作用模式进行判断。(1) 如导致分子的构象变化对于uv来说，则dna的吸收光

23、谱产生减色效应减色效应及红移现象红移现象；如破坏了dna双螺旋结构，则产生增色效应增色效应。(2) 金属配合物等分子与dna发生嵌插作用，则该分子的吸收光谱峰出现减减色效应色效应和红移现象红移现象；如该分子与dna发生静电作用或沟槽作用,则光谱峰出现较小的红移红移，且减色效应不明显 。1 1、uv-vis uv-vis 法法2 2、圆二色光谱圆二色光谱（cdcd） 法法 圆二色光谱(cd)是以高频变换的左旋或右旋偏振光为入射光，根据结合了小分子和没有结合小分子的dna在260 nm处的吸收的改变得到有关其结构的信息或对一些本身没有cd信号，但在与dna结合后能产生诱导cd的分子，也可得到其结构

24、的信息。 甲萘威(carbaryl) 虽然本身无明显的致癌作用, 但是其与亚硝酸盐联合作用时就具有致癌、致畸及诱变作用。通过紫外光谱法研究了甲萘威与dna 的相互作用. 结果显示, 在甲萘威的作用下, dna 的吸收光谱出现增色与红移现象。实验结果支持甲萘威能以嵌插方式与dna 形成加合物。 应用实例应用实例1 1：光谱法研究甲萘威与：光谱法研究甲萘威与dna dna 的相互作的相互作用用 1. 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱 图1为模拟生理条件下，大黄酸uv吸收光谱及大黄酸一bsa体系的uv吸收差谱。由图可见，大黄酸220nm处吸收峰强度有规律地降低并且峰位发生红移。说明大黄酸与bsa之间

25、有显著的相互作用，同时也说明它们的相互作用使该共轭体系的能级发生了明显的变化。应用实例应用实例2 2：光谱及电化学方法研究大黄酸与牛血清白蛋白的：光谱及电化学方法研究大黄酸与牛血清白蛋白的 相互作用相互作用光谱学与光谱分析光谱学与光谱分析, 2011,31(9):2446-24492. 圆二色谱法圆二色谱法 为研究大黄酸与bsa作用过程中bsa二级构象的变化，对比测试了bsa及大黄酸-bsa体系的圆二色谱。由图5看出应用实例应用实例2 2： 光谱及电化学方法研究大黄酸与牛血清白蛋白的相互作用光谱及电化学方法研究大黄酸与牛血清白蛋白的相互作用b和c的cd波谱相对于a有明显的红移红移现象，表明大黄

26、酸大黄酸与bsabsa结合结合改变了bsa空间构象。高配位、多元络合物，分子截面积高配位、多元络合物，分子截面积a大大0.871020pa光吸收强度与整个光谱带的积分吸收强度有关光吸收强度与整个光谱带的积分吸收强度有关21maxeed非表面活性剂无机盐，蔗糖，甘露醇非表面活性剂醇，醛，酸，酯表面活性剂肥皂浓度在0.2%时表面张力降至40rcoonarso3naropo3na2rnch3ch3ch3cl-ro(ch2ch2o)nhrnhch2ch2coohrn+ch2coo-ch3ch3形成胶束后，难溶物水中溶解度显著增大。形成胶束后，难溶物水中溶解度显著增大。微环境不同不同含不溶性脂肪醇的烷基

27、硫酸盐溶液稀释，变浑浊含不溶性脂肪醇的烷基硫酸盐溶液稀释，变浑浊拟均相萃取拟均相萃取coch3coo-co-ohoh3cso3-h3c(ch3)13nch3ch3ch2clzeph氯化十四烷基二甲基苄基铵实例实例实例实例有zeph595nm最大be:ecr=1:1无zeph522nm最大be:ecr=1:2非离子型表面活性剂的增溶/增稳/增敏实例金属双硫腙体系金属双硫腙体系传统：用传统：用chcl3或或ccl4萃取萃取triton x-100增溶增溶水相直接测定铜锌等水相直接测定铜锌等ch3cch3ch3ch2cch3ch3o(ch2ch2o)9hfe(iii)scn体系体系分级络合，还原退色

28、，分级络合，还原退色，10m退退10加加triton x-100灵敏度提高灵敏度提高1倍，倍，12h稳定稳定优点：分析速度快、准确度和精密度高、节省试剂和样品、可与各种检测技术、分离技术结合。 广泛应用于快速分析、过程分析及在线分析。 2. 2.2. 2. 2. 1.1. 流动注射分析方法的发展流动注射分析方法的发展1.1 1.1 连续流动分析技术连续流动分析技术 连续流动分析技术连续流动分析技术( (continuous flow analysis，cfa) )是基于在管道中将连续流动的试样溶液用空气按一定的间隔是基于在管道中将连续流动的试样溶液用空气按一定的间隔规则地隔开，然后按顺序和比例

29、混入试剂溶液，在通过混合规则地隔开，然后按顺序和比例混入试剂溶液，在通过混合圈的过程中完成反应，除去气泡后，进入检测器。这种技术圈的过程中完成反应，除去气泡后，进入检测器。这种技术采用空气间隔能有效地防止各段试样间的相互混合，因此它采用空气间隔能有效地防止各段试样间的相互混合，因此它曾在曾在自动分析领域自动分析领域中得到广泛应用，但气泡的存在会带来许中得到广泛应用，但气泡的存在会带来许多问题。多问题。1.1. 流动注射分析方法的发展流动注射分析方法的发展1.2 1.2 流动注射分析技术流动注射分析技术 流动注射分析技术流动注射分析技术(flow injeetion analysis(flow

30、injeetion analysis，fia)fia)是在连续流动分析技术基础上发展起来的。它是一种在是在连续流动分析技术基础上发展起来的。它是一种在没有气泡间隔的条件下进行分析的方法。传统的流动注射没有气泡间隔的条件下进行分析的方法。传统的流动注射分析系统是由多通道蠕动泵、注入阀、反应管、检测器分析系统是由多通道蠕动泵、注入阀、反应管、检测器( (如分光光度计如分光光度计) )及记录仪组成。根据峰形信号与被测物及记录仪组成。根据峰形信号与被测物浓度具有的相关性，利用峰面积或峰高可对被测物质进行浓度具有的相关性，利用峰面积或峰高可对被测物质进行定量分析。定量分析。1.1. 流动注射分析方法的发

31、展流动注射分析方法的发展1.3 1.3 顺序注射分析技术顺序注射分析技术 19901990年，年，ruzicka和和marshall在流动注射分析的基础在流动注射分析的基础上发展了一个流动注射分析的新分支上发展了一个流动注射分析的新分支顺序注射分析顺序注射分析(sequential injection analysis(sequential injection analysis，sia)sia)。顺序注射分析系统。顺序注射分析系统的核心部分是多通道选择阀，此阀的各个通道分别与检测器、的核心部分是多通道选择阀，此阀的各个通道分别与检测器、样品、试剂等通道相连，通过泵的作用，顺序从不同的通道吸样品

32、、试剂等通道相连，通过泵的作用，顺序从不同的通道吸入一定体积的区带于泵与阀之间的储存管中，在此过程中，试入一定体积的区带于泵与阀之间的储存管中，在此过程中，试剂与试样由于径向扩散和轴向对流作用混合，一定时间后，将剂与试样由于径向扩散和轴向对流作用混合，一定时间后，将其推至检测器测定。顺序注射分析的突出优点在于，它可以用其推至检测器测定。顺序注射分析的突出优点在于，它可以用同一装置完成不同项目的分析而无需改变流路设置。同一装置完成不同项目的分析而无需改变流路设置。1.1. 流动注射分析方法的发展流动注射分析方法的发展1.3 1.3 流动注射一可更新表面技术流动注射一可更新表面技术 流动注射一可更

33、新表面技术流动注射一可更新表面技术(flow injection renewablesurface teehnique，fi-rst)或微珠注射技术或微珠注射技术(bead iniection，bi)是是流动注射微量分析的第流动注射微量分析的第3 3代技术。同样具有多通道选择代技术。同样具有多通道选择阀，只是用微珠作为试剂的载体，试样与试剂在微珠表面反阀，只是用微珠作为试剂的载体，试样与试剂在微珠表面反应并实时记录，反应结束后，系统将微珠自动排废。应并实时记录，反应结束后，系统将微珠自动排废。fi-rst以微珠作为微载体进行溶液处理，自动表面更新后操作，消以微珠作为微载体进行溶液处理，自动表面

34、更新后操作，消除了顺序注射分析中出现的分析过程中混合试剂之间的相互除了顺序注射分析中出现的分析过程中混合试剂之间的相互影响，而且也提高了分析的灵敏度影响，而且也提高了分析的灵敏度。1.1. 流动注射分析方法的发展流动注射分析方法的发展1.4 1.4 微全分析系统微全分析系统 微全分析系统微全分析系统(micro total analysis systems)概念的提出，特概念的提出，特别是微流控芯片的发展，使流动注射分析系统走向微型化。它别是微流控芯片的发展，使流动注射分析系统走向微型化。它采用微加工方法在平板上制作出微米级结构，由计算机控制试采用微加工方法在平板上制作出微米级结构，由计算机控

35、制试样和试剂在这些微结构中的流动、分散、混合及反应过程，是样和试剂在这些微结构中的流动、分散、混合及反应过程，是目前集成程度和自动化程度最高的流动注射分析系统。已在环目前集成程度和自动化程度最高的流动注射分析系统。已在环境分析、生命科学及食品分析等领域显示出巨大的优越性境分析、生命科学及食品分析等领域显示出巨大的优越性。 2. 2. 流动注射分析与其他分析方法的联用技术流动注射分析与其他分析方法的联用技术可与分光光度法、原子光谱法、电化学分析法、发光分析法、可与分光光度法、原子光谱法、电化学分析法、发光分析法、电感耦合等离子体原子发射光谱法电感耦合等离子体原子发射光谱法(1cp-aes）、生物

36、传感）、生物传感器、毛细管电泳、免疫分析法等技术联用，构成完整的分析器、毛细管电泳、免疫分析法等技术联用，构成完整的分析系统。系统。流动注射流动注射-分光光度法分光光度法(flow injection-spectro-photometry，fi-s) 是应用最普遍的一种联用技术。该方法简便，价格低廉，是应用最普遍的一种联用技术。该方法简便，价格低廉，可以方便地与信号处理系统连接。广泛应用于环境监测、水质可以方便地与信号处理系统连接。广泛应用于环境监测、水质重金属检测、食品安全监测、药物分析等领域。重金属检测、食品安全监测、药物分析等领域。 3. 3. 流动注射分光光度法在药物分析中的应用流动注

37、射分光光度法在药物分析中的应用 流动注射可分为流动注射可分为正相流动注射分析正相流动注射分析(fia)和反向流动注射分析和反向流动注射分析(r-fia)，一般的一般的fiafia是指正相流动注射，即将试样注入阀内与流动的试剂混合的测定是指正相流动注射，即将试样注入阀内与流动的试剂混合的测定方法。而方法。而r-fia是将试样与试剂的位置对调，灵敏度高于是将试样与试剂的位置对调，灵敏度高于fiafia，而且节省试，而且节省试剂，常用于流动注射分光光度法中。剂，常用于流动注射分光光度法中。例：例：2007年，年，vanessa g k almeida 等采用了等采用了r-fia紫外紫外-可见分光光度

38、法测可见分光光度法测定抗利什曼虫的中锑的含量。灵敏度高，其检测限可达定抗利什曼虫的中锑的含量。灵敏度高，其检测限可达29 ngml，检测速，检测速度达到度达到63次每小时。次每小时。marcos grtinhut4 等建立了等建立了r-fia紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法测定了尿样中酚类化合物的量，检测限为测定了尿样中酚类化合物的量，检测限为7.7 mg/l，相对标准偏差为，相对标准偏差为0.9。kleszczewski等采用流动注射等采用流动注射-分光光度法利用维生素分光光度法利用维生素c具有还原性的性质测具有还原性的性质测定人血清中维生素定人血清中维生素c，分析速度快、操作简单、灵

39、敏度高，节约试剂等。，分析速度快、操作简单、灵敏度高，节约试剂等。corominas等等 建立了建立了fia紫外紫外-可见分光光度法测定药物制剂中的青霉胺、可见分光光度法测定药物制剂中的青霉胺、异丙嗪和甲哌氟丙嗪，分析速度快异丙嗪和甲哌氟丙嗪，分析速度快(70个每小时个每小时)。 4. 4. 流动注射分光光度法在药物分析中的发展流动注射分光光度法在药物分析中的发展 fia紫外一可见分光光度法与各种在线分离富集、转化技术相结合，紫外一可见分光光度法与各种在线分离富集、转化技术相结合，如如微波、多流路切换技术、离子交换柱、动力学分析技术微波、多流路切换技术、离子交换柱、动力学分析技术等，不仅可以等

40、，不仅可以进行多组分的测定，而且可以进行价态分析，提高分析的灵敏度和选择性。进行多组分的测定，而且可以进行价态分析，提高分析的灵敏度和选择性。 微波流动注射技术微波流动注射技术解决了慢反应过程的测定问题，微波场能够强烈加快解决了慢反应过程的测定问题，微波场能够强烈加快金属离子的反应速度，由于微波对各种化学反应速度的影响不同，因此可金属离子的反应速度，由于微波对各种化学反应速度的影响不同，因此可提高方法的选择性和检测的快速性，便于控制和检测。提高方法的选择性和检测的快速性，便于控制和检测。huaiwen wang建立建立了测定微量钌的微波流动注射催化分光光度法，测定出钌的总量。因此将了测定微量钌

41、的微波流动注射催化分光光度法，测定出钌的总量。因此将微波技术与微波技术与fia相结合（相结合（bisfi）建立测定微量贵重金属离子的微波）建立测定微量贵重金属离子的微波fia新新体系具有重要意义。体系具有重要意义。m j ruedas rama等采用了等采用了bisfia同时测定异丙嗪和同时测定异丙嗪和三氟拉唑，此法利用三价铁能将酚噻嗪类药物氧化，再通过传感器信号的变三氟拉唑，此法利用三价铁能将酚噻嗪类药物氧化，再通过传感器信号的变化求出酚噻嗪类药物的含量，此分析方法灵敏度较高，分析速度快。化求出酚噻嗪类药物的含量，此分析方法灵敏度较高，分析速度快。 1971年瑞典学者engvail和perl

42、mann,荷兰学者van weerman和schuurs分别报道将免疫技术发展为检测体液中微量物质的固相免疫测定方法，即酶联免疫吸附测定法 (enzyme-linked immunosorbent assay , elisa) 。 酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay , elisa)又称光度酶联免疫法，采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接，然后通过酶与底物产生颜色反应，对受检物质进行定性或定量分析的一种检测方法。优势：灵敏度高、特异性好、检测速度快、检测成本灵敏度高、特异性好、检测速度快、检测成本 2.1 可逆性可逆性 抗原与抗体结合形成

43、抗原抗体复合物的反应是一种抗原与抗体结合形成抗原抗体复合物的反应是一种可逆的动态平衡可逆的动态平衡 ag+abagab 2.2 高灵敏性高灵敏性 由于酶的催化频率很高，故可极大地放大反应效由于酶的催化频率很高，故可极大地放大反应效果，从而使测定方法达到很高的灵敏度。果，从而使测定方法达到很高的灵敏度。 2.3 特异性特异性 抗原抗体的结合发生在抗原的决定簇与抗体的结合抗原抗体的结合发生在抗原的决定簇与抗体的结合位点之间。化学结构和空间构型互补关系，具有高度的特异性。位点之间。化学结构和空间构型互补关系，具有高度的特异性。因此，在很多时候，测定某一特定的物质不需分离待测物。因此，在很多时候，测定

44、某一特定的物质不需分离待测物。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。使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，受检标本和酶标抗原或抗体与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅来进行定性或定量分析。 三种必要的试剂 固相固相 的抗原或抗体的抗原或抗体 酶标记的抗原或抗体酶标记的抗原或抗体 酶作用的底物酶作用的底物 2.1 可逆性可逆性 抗原与抗体结合形成抗原抗体复

45、合物的反应是一种抗原与抗体结合形成抗原抗体复合物的反应是一种可逆的动态平衡可逆的动态平衡 ag+abagab 3.2 特异性特异性 抗原抗体的结合发生在抗原的决定簇与抗体的结合抗原抗体的结合发生在抗原的决定簇与抗体的结合位点之间。化学结构和空间构型互补关系，具有高度的特异性。位点之间。化学结构和空间构型互补关系，具有高度的特异性。因此，在很多时候，测定某一特定的物质不需分离待测物。因此，在很多时候，测定某一特定的物质不需分离待测物。 3.3 最适比例最适比例 只有当抗原抗体的浓度比例是当时，才出现可见只有当抗原抗体的浓度比例是当时，才出现可见反应。反应。 以沉淀反应为例（以沉淀反应为例（ab量

46、固定，量固定，ag量递增）量递增） 1）双抗体夹心法双抗体夹心法 检测蛋白质等大分子抗原检测蛋白质等大分子抗原最常用的方法最常用的方法 将特异性抗体与固相载体连接，形成固相抗体：洗涤除去未结合的抗将特异性抗体与固相载体连接，形成固相抗体：洗涤除去未结合的抗体及杂质。体及杂质。 加受检标本：使之与固相抗体接触反应一段时间，让标本中的抗原与加受检标本：使之与固相抗体接触反应一段时间，让标本中的抗原与固相载体上的抗体结合，形成固相抗原复合物。洗涤除去其他未结合的固相载体上的抗体结合，形成固相抗原复合物。洗涤除去其他未结合的物质。物质。 加酶标抗体：使固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤加酶

47、标抗体：使固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检物质的量未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检物质的量正相关。正相关。 加底物：夹心式复合物中的酶催化底物成为有色产物。采用分光光度加底物：夹心式复合物中的酶催化底物成为有色产物。采用分光光度法进行该抗原的定性或定量。法进行该抗原的定性或定量。 2）双抗原夹心法测抗体）双抗原夹心法测抗体 反应模式与双抗体夹心法类似。用特异性抗原进行包被和制备酶结合物，反应模式与双抗体夹心法类似。用特异性抗原进行包被和制备酶结合物，以检测相应的抗体。此法中受检标本不需稀释，可直接用于测定

48、，因此其灵敏以检测相应的抗体。此法中受检标本不需稀释，可直接用于测定，因此其灵敏度较。乙肝标志物中抗度较。乙肝标志物中抗hbs的检测常采用本法。本法关键在于酶标抗原的制备，的检测常采用本法。本法关键在于酶标抗原的制备，应根据抗原结构的不同，寻找合适的标记方法。应根据抗原结构的不同，寻找合适的标记方法。 3）双位点一步法）双位点一步法 在双抗在双抗 体夹心法测定抗原时，如应用针对抗原分子上两个不同抗原决定体夹心法测定抗原时，如应用针对抗原分子上两个不同抗原决定簇的单克隆抗体分别作为固相抗体和酶标抗体，则在测定时可使标本的加入和簇的单克隆抗体分别作为固相抗体和酶标抗体，则在测定时可使标本的加入和酶

49、标抗体的加入两步并作一步。这种双位点一步不但简化了操作，缩短了反应酶标抗体的加入两步并作一步。这种双位点一步不但简化了操作，缩短了反应时间，如应用高亲和力的单克隆抗体，测定的敏感性和特异性也显著提高。单时间，如应用高亲和力的单克隆抗体，测定的敏感性和特异性也显著提高。单克隆抗体的应用使测定抗原的克隆抗体的应用使测定抗原的elisa提高到新水平。提高到新水平。 4）间接法间接法检测抗体最常用的方法，检测抗体最常用的方法， 优点优点：只要变换包被抗原就可利用：只要变换包被抗原就可利用 同一酶标抗抗体建立检测相应抗体。同一酶标抗抗体建立检测相应抗体。 将特异性抗原与固相载体连接，形成固相抗原：洗涤除

50、去未结合的将特异性抗原与固相载体连接，形成固相抗原：洗涤除去未结合的抗原及杂质。抗原及杂质。加稀释的受检血清：其中的特异抗体与抗原结合，形成固相抗原抗体加稀释的受检血清：其中的特异抗体与抗原结合，形成固相抗原抗体复合物。经洗涤后，固相载体上只留下特异性抗体。其他抗体及血清中复合物。经洗涤后，固相载体上只留下特异性抗体。其他抗体及血清中的杂质由于不能与固相抗原结合，在洗涤过程中被洗去。的杂质由于不能与固相抗原结合，在洗涤过程中被洗去。加酶标抗抗体：与固相复合物中的抗体结合，从而使该抗体间接地标加酶标抗抗体：与固相复合物中的抗体结合，从而使该抗体间接地标记上酶。洗涤后，固相载体上的酶量就代表特异性抗体的量。例如欲测记上酶。洗涤后，固相载体上