荧光和化学发光的基本知识
第十一章 分子发光―荧光、 磷光和化学发光光谱法Molecular .
已逐步形成一支在这个研究领域中的工作队伍，研究内
容2已020从/6/15经典的荧光分析方扩展到新近发展起来的新技术。
返回第一张
上一张幻灯片 下一张幻灯片
§11－1 分子荧光和磷光光谱法
1．产生机理
在一般温度下，大多数分子处在基态的最低振动 能级。处于基态的分子吸收能量(电能、热能、化 学能或光能等到)后天激发为激发态。激发态是很 不稳定的，它得很快地释放出能量又重新跃迁回 基态。若分子返回基态时以发射的电磁辐射(即光) 的形式释放能量，就称为“发光”；如果物质的 分子吸收了光能而被激发，跃迁回基态所发射的 电磁辐射，称为荧光和磷光。现从分子结构理论 来讨论荧光和磷光的产生机理。
进入二十世纪以后，荧光现象被研究得更多了，在理论 或实验技术上都得到极大的发展。特别是随着激光、计 算机和电子学的新成就及技术的引入，大大推动了荧光 分析法在理论上及实验技术的发展，出现了许多新的理 论和新的方法。
在我国，二十世纪五十年代初期仅有极少数的分析工作
者从事荧光分析方面的研究工作。到了 下一张幻灯片
磷光也是某些物质受紫外光照射后产生的光。1944年 Lewis和Kasha提出了磷光与荧光的不同概念，指出磷光 是分子从亚稳的激发三重态跃迁回基态所发射出的光， 它有别于从激发单态跃迁回基态所发射的荧光。磷光分 析法由于其有某些特点，几十年来的理论研究及应用也 不断得到发展。
2020/6/15
返回第一张
上一张幻灯片 下一张幻灯片
处于分子基态单重态的分子轨道上的电子，激发 时不能直接跃迁至第一激发三重态轨道上（不符 合光谱选择定则），但处于单重激发态的轨道上 的电子，可以通过体系跨越（系间窜跃），转移 到三重态轨道上；在这个过程中，处于激发态的 电子自旋发生变化，这个过程需要时间较长，故 处于三重激发态的寿命为10－4~1s；当其由三重激 发态的最低振动能级跃迁回基态时产生磷光。
免疫荧光层析法 化学发光
免疫荧光层析法化学发光免疫荧光层析法（Immunofluorescence Assay，简称IFA）和化学发光（Chemiluminescence）是两种常用的检测技术，广泛应用于生物医学研究、临床诊断和生物工程等领域。
本文将介绍这两种技术的原理、步骤和应用，以及它们之间的区别和优缺点。
免疫荧光层析法是一种利用抗体与特定抗原结合后可发出荧光信号的检测方法。
它的原理是将标记有荧光染料（如荧光素）的抗体与待检样品中的目标抗原结合，形成免疫复合物。
通过荧光显微镜观察，可以检测到目标抗原的存在与否。
这种方法具有高灵敏度、高特异性和无需放射性标记物的优点，被广泛应用于病原微生物的检测、抗体的定量和细胞蛋白的定位等研究领域。
化学发光是一种利用化学反应产生的光信号来检测目标物质的方法。
它的原理是将待检样品中的目标物与标记有化学发光底物的抗体结合，形成免疫复合物。
当加入特定的激发剂后，底物会发生化学反应，产生可见的光信号。
通过光电倍增管或摄像机的检测，可以定量地测量化学发光强度，从而判断目标物的含量。
化学发光方法具有高灵敏度、宽线性范围和较低的背景信号等优点，因此在临床诊断和生物工程领域得到广泛应用。
免疫荧光层析法和化学发光在实验步骤上存在一些差异。
免疫荧光层析法的步骤包括样品制备、抗体标记、免疫反应、洗涤和显微镜观察等。
而化学发光的步骤则包括样品制备、抗体标记、免疫反应、洗涤和化学反应等。
两种方法的原理都是基于抗体与抗原的特异性结合，但在标记物和检测信号的产生上有所不同。
免疫荧光层析法和化学发光在应用上也存在一些差异。
免疫荧光层析法常用于检测细胞表面标记物、病原微生物和抗体等，广泛应用于免疫学研究和临床诊断。
而化学发光常用于检测肿瘤标志物、药物残留和基因表达等，被广泛应用于药物研发和生物工程领域。
两种方法在不同领域有着各自的优势和适用范围。
总的来说，免疫荧光层析法和化学发光是两种常用的生物分析技术，具有高灵敏度、高特异性和广泛应用的特点。
检验技术化学发光和荧光免疫技术及仪器
(二)化学发光效率
化学发光反应的发光效率(φCl)又称为化学发光总能量的产生率
φCl取决于生成激发态产物分子的化学激发效率 (φCE) 和激发态产物分子的发射效率(φEM)。 一般化学发光反应，φCl值约为10-6
7
(三)强度与反应物质浓度之间的关系
化学发光反应所发出的光的强度
反应速度
反应物的浓度
1．液相 吖啶酯(AE)。
2．固相
氧化铁(Fe2O3)。
包被面积大,减少了扩散时间,增加了捕获效率
33
(二)ADVIA CENTAUR的反应类型
1．双抗体夹心法
34
2．竞争法
包括AE标记抗原法和AE标记抗体法。
35
3．捕获法
常用来检测样本中的特异性抗体，又称为抗体捕获法。
试剂中使用了一种抗人免疫球蛋白的抗体。抗 体捕获法通常使用两次温育和洗涤，第一次温育和 洗涤是为了除去样品中过多的干扰物质；第二次温 育和洗涤是为了检测样品中的抗体。
19
4．戊二醛法
间接偶联
氨基
芳香伯胺基
双功能偶联剂
由于戊二醛在溶液中以单体和聚合体形式存在，后 者占多数，所以在标记反应中双方分子间构成较大的距 离，减少了在抗原抗体反应时的空间位阻；但因偶联不 易定量控制且缺乏特异性等而未得到广泛应用
20
5．琥珀酸酐法(环内酸酐法) 间接偶联
此法没有双功能交联剂的不良反应，能实现标记物 和蛋白质分子间的单向定量缩合，标记效率高，已有商 品化试剂供应。
21
6．异硫氰酸酯衍生物法
间接偶联
标记物
发光标记物
此法标记温和、稳定，获得的标记物不易脱落， 且不损失蛋白质等的生物活性
22
原子光谱,荧光光谱,化学发光谱的区别
原子光谱,荧光光谱,化学发光谱的区别
原子光谱、荧光光谱和化学发光谱是三种不同的光谱分析方法，它们之间存在显著的区别。
1. 原子光谱：原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。
原子吸收光源中部分波长的光形成吸收光谱，为暗淡条纹；发射光子时则形成发射光谱，为明亮彩色条纹。
每一种原子的光谱都不同，遂称为特征光谱。
原子光谱中各条谱线的强度互不相同，它与相应的两能级间的跃迁几率有关。
原子光谱是一些线状光谱，发射谱是一些明亮的细线，吸收谱是一些暗线。
原子的发射谱线与吸收谱线位置精确重合。
2. 荧光光谱：荧光是物质吸收电磁辐射后受到激发，受激发原子或分子在去激发过程中再发射波长与激发辐射波长相同或不同的辐射。
当激发光源停止辐照试样以后，再发射过程立刻停止，这种再发射的光称为荧光。
荧光光谱是物体经过较短波长的光照，把能量储存起来，然后缓慢放出较长波长的光，放出的这种光就叫荧光。
3. 化学发光谱：化学发光法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。
综上所述，这三种光谱分析方法在原理和应用上存在显著的区别。
原子光谱主要关注原子的能级跃迁和光的发射与吸收；荧光光谱则关注物质吸收电磁辐射后的激发和再发射过程；而化学发光谱则是利用化学反应过程中产生的光强来进行定量分析的方法。
检验技术化学发光和荧光免疫技术及仪器授课PPT
PART 03
荧光免疫技术详解
荧光免疫技术原理
或抗体结合，形成荧光标记 的抗原或抗体。
激发与发射荧光
在特定波长的光激发下，荧光标记物发出特定波长的荧光，通过检 测荧光信号实现对抗原或抗体的定量或定性分析。
信号放大
荧光免疫技术常采用信号放大方法，以提高检测灵敏度。常见的信 号放大方法包括酶标记、化学发光标记和量子点等。
对化学发光与荧光免疫技术进行比较，分 析各自的优缺点，并展望未来发展趋势和 挑战。
PART 02
化学发光技术基础
化学发光原理
化学发光是指物质在化学反应过程中吸收反应释放的能量，并以光子的形式释放出 来。这个过程不需要外部光源激发，因此被称为化学发光。
化学发光反应通常可以分为两类：一类是直接化学发光，反应过程中直接产生光子 ；另一类是能量转移化学发光，涉及两个或多个反应物之间的能量转移。
，为临床诊断和治疗提供有力支持。
荧光免疫技术在病毒与细菌检测中的应用
总结词
高分辨率、可视化结果、快速检测
详细描述
荧光免疫技术利用荧光物质标记抗体或抗原 ，通过荧光信号的强弱判断目标物质的含量 。该技术具有高分辨率和可视化结果的特点 ，能够快速检测病毒和细菌等微生物，为感 染性疾病的诊断和治疗提供重要依据。
课程内容概述
化学发光技术及其仪器
荧光免疫技术及其仪器
介绍化学发光技术的基本原理、发光标记 物、发光反应体系以及常见的化学发光分 析仪器。
探讨荧光免疫技术的基本原理、荧光标记 物、荧光反应体系以及常见的荧光免疫分 析仪器。
临床应用实例
技术比较与展望
通过实际案例分析，介绍化学发光与荧光 免疫技术在临床检验中的应用，包括传染 病检测、肿瘤标志物检测、激素检测等。
荧光材料基本知识
1.把各种能量转换为光能的过程主要有两种: 其一是热辐射，其二是发光。
2. 按照激发能的不同可以把发光分类为光致发光（紫外波段发光或真空紫外波段发光激发）、阴极射线发光（电子束流激发）、电离辐射发光（Ｘ射线、γ射线及高能离子激发）、电致发光（直流或交流电场激发）、化学发光（由化学反应能激发）、生物发光（由生物能激发）、摩擦发光（由机械应力激发）等。
3. 发光材料是由作为材料主体的化合物（基质）和选定掺入的少量以至微量的杂质离子（激活剂）所组成，有时还掺入另一种杂质离子作为敏化剂。
4. 荧光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。
具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光，而不去仔细追究和区分其发光原理。
5. 荧光淬灭（fluorescence quenching）又称荧光熄灭或萃灭：是指导致特定物质的荧光强度和寿命减少的所有现象。
6.荧光熄灭剂:引起荧光熄灭的物质称为荧光熄灭剂。
如，卤素离子、重金属离子、氧分子以及硝基化合物、重氮化合物、羧基和羰基化合物均为常见的荧光熄灭剂。
7.荧光淬灭的原因很多，机理也很复杂，主要包括：①因荧光物质的分子和熄灭剂分子碰撞而损失能量；②荧光物质的分子与熄灭剂分子作用生成了本身不发光的的配位化合物；③溶解氧的存在，使得荧光物质氧化，或是由于氧分子的顺磁性，促进了体系间跨越，使得激发单重态的荧光分子生在荧光物质分子与猝灭剂分子之间8.静态猝灭：当基态荧光分子与猝灭剂之间通过弱的结合生成复合物，且该复合物使荧光猝灭的现象称为静态猝灭。
动态猝灭：如果激发态荧光分子与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭则称为动态猝灭。
动态猝灭：温度增高，猝灭增强；静态猝灭：温度增高，猝灭降低。
化学发光技术的基本原理和应用
化学发光技术的基本原理和应用化学发光技术是一种光谱分析技术，可以通过化学反应使样品发生发光现象。
化学发光技术具有较高的灵敏度、特异性和速度，已被广泛应用于食品安全、生物医学、环境分析等领域。
一、化学发光的基本原理化学发光技术的基本原理是利用化学反应过程中释放的化学能转化为光能，使样品发生发光现象。
其中，化学发光主要有三种类型：荧光、磷光和化学发光。
1.荧光荧光是指在一定波长的激发下，某些物质（如蛋白质、核酸等）吸收能量后发射出具有不同波长和较长寿命的电子能级跃迁辐射能量的过程。
荧光通常可以通过紫外线或蓝色激发光源激发产生，其波长范围大约在300 ~ 600 nm，通常在可见光区域呈现出蓝色、绿色、黄色或红色的发光。
2.磷光磷光是指在一定波长的激发下，某些物质（如荧光物质、稀土金属离子等）吸收能量后在较长时间内发生第二次辐射、生成光的过程。
磷光的波长通常在可见光和红外光区域，磷光与荧光的区别在于其发光时间相对较长，通常持续数毫秒至数秒不等。
3.化学发光化学发光是指在某些化学反应中，由于活化能很高而不能生成光谱吸收或吸收的光谱不能足以将其激发至发光态，但是在反应后因为化学能、热能的释放，能够将分子激发至高能态从而产生发光现象。
化学发光的特点是光谱宽、持续时间短（通常在微秒数量级），且发光强度较高。
二、化学发光的应用化学发光技术具有灵敏度高、特异性强、检测速度快等优点，因此被广泛应用于生物医学、食品安全、环境分析等领域。
以下是几种常见的化学发光技术及其应用。
1.荧光标记技术荧光标记技术是一种在生物样品中检测特定分子的方法，通过标记样品分子与荧光物质结合，使其在激发下发生发光，并通过荧光检测系统测量荧光强度来定量分析样品中的分子。
荧光标记技术广泛应用于肿瘤诊断、细胞成像、酶学研究等方面。
2.化学发光分析技术化学发光分析技术是一种利用化学反应的发光过程进行定量分析的方法，主要应用于药物分析、环境监测、食品安全检测等领域。
(完整版)荧光和化学发光免疫分析方法
荧光和化学发光免疫分析方法免疫分析是利用抗原抗体反应进行的检测方法，即利用抗原与抗体的特异性反应，应用制备好的抗原或抗体作为试剂，以检测标本中的相应抗体或抗原。
由于免疫的特异性结合，免疫分析方法具有很好的选择性，荧光免疫分析和化学发光免疫分析是其中典型的两种。
本文将对这两种免疫分析方法进行详细的介绍。
一、免疫免疫是指机体免疫系统识别自身与异己物质，并通过免疫应答排除抗原性异物，以维持机体生理平衡的功能。
免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入人体的抗原物质，或人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的健康。
特异性免疫系统，是一个专一性的免疫机制，针对一种抗原所生成的免疫淋巴细胞（浆细胞）分泌的抗体，只能对同一种抗原发挥免疫功能。
而对变异或其他抗原毫无作用。
1、抗原1.1 抗原的定义抗原：是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答（免疫原性），并能与相应抗体在体内或体外发生特异性结合的物质（免疫反应性）。
抗原一般为大分子物质，其分子量在10kD以上。
1.2 抗原的分类完全抗原：同时具有免疫原性和免疫反应性的抗原，如细菌、病毒、异种动物血清等。
半抗原：仅具有与相应抗原或致敏淋巴细胞结合的免疫反应性，而无免疫原性的物质。
如大多数的多糖、类脂及一些简单的化学物质，它们本身不具免疫原性，但当与蛋白质大分子结合后形成复合物，便获得了免疫原性，1.3 抗原的性质决定簇是指抗原分子表面的基团，它直接决定免疫学反映的特异性。
抗原通过抗原决定簇与相应淋巴细胞表面抗原受体结合，从而激活淋巴细胞，引起免疫应答，抗原也藉此与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合。
因此，抗原决定簇是被免疫细胞识别的靶结构，也是免疫反应具有特异性的物质基础。
2、抗体2.1 抗体的定义抗体：是机体受抗原刺激后，由淋巴细胞合成的一类能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。
2.2 抗体的结构抗体是机体受抗原刺激后，由淋巴细胞特别是浆细胞合成的一类能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白，因其具有免疫活性故又称作免疫球蛋白。