生物发光研究及其应用进展
生物发光及化学发光研究及应用进展
分别从基础理论和应用技术的角度回顾近年来生物发光和化学发光领域的研究进展。
其中有关生物发光基础研究的进展主要包括：新的生物发光物种及生物学意义的发现，发光蛋白和底物的结构及发光机理的揭示等。
生物发光的应用研究则包含了活体组织内部特定物质成像、生物传感器、病原体快速检测、生物芯片、细菌总数快速测定、免疫及基因标记分析、报告基因、细胞毒性测定、细胞内外Ｃａ２＋浓度测定等。
其中较为突出的是反恐战争中与生物恐怖有关的烈性病原体快速筛查，生物发光共振能量转移技术的应用，以及国际空间站中空气污染物的实时快速监控。
而化学发光基础研究的进展主要集中于化学发光机理的研究及新型发光底物的合成。
化学发光的应用研究进展则体现在与色谱技术联合应用测定化学污染物，以及神经毒剂和农药残留的快速现场筛查方面；同时，也出现了一些新兴的均相免疫及基因分析方法。
另外，基于发光检测的生物芯片技术中微粒（液态）编码点阵的出现，新兴光电检测器件的问世，以及互联网上光生物学信息资源的逐渐丰富也是令人可喜的进展。
１ 生物发光１．１ 基础研究进展自从萤火虫发光系统被揭示以来，经过多年的努力，目前已经被发现存在发光现象的生物包括细菌、真菌、昆虫、蠕虫、水母、乌贼、鱼类、虾类等总共约有７００多个物种，涉及１７个门，其中绝大部分生活在海洋，特别是深海，有报道说在海平面数百米以下大部分的物种都具有生物发光现象。
这些发光生物大部分为自身表达发光蛋白，而某些鱼类则利用共生菌发光。
生物发光的波长范围几乎覆盖了所有的可见光区域。
发光对于动物的主要意义包括求偶、觅食、防御、进攻等，有人认为细菌发光可能也属于一种自身保护机制，目的在于消耗细胞内过多的氧化性物质。
近年来，发现许多物种发光强度、波长和闪烁频率的变化具有其特定的含义，说明生物发光也许是生物个体间相互交换信息的一种手段。
同时，观测该发光现象的变化将给我们提供许多关于物种迁徙繁殖，生态环境及气候变迁，乃至海洋潮汐及地球化学变化等信息，因此国外许多学者投入力量开展了部分海域生物发光现象的宏观观测和调查，提出了影响其变化的有关因素，并建立了相关的数学模型。
活体生物发光成像技术原理及应用
活体生物发光成像技术原理及应用展开全文一、技术原理1. 标记原理哺乳动物生物发光，一般是将 Firefly luciferase 基因（由 554 个氨基酸构成，约50KD）即荧光素酶基因整合到预期观察的细胞染色体 DNA 上以表达荧光素酶，培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株，当细胞分裂、转移、分化时, 荧光素酶也会得到持续稳定的表达。
基因、细胞和活体动物都可被荧光素酶基因标记。
将标记好的细胞接种到实验动物体内后，当外源（腹腔或静脉注射）给予其底物荧光素(luciferin)，即可在几分钟内产生发光现象。
这种酶在ATP，氧存在的条件下，催化荧光素的氧化反应才可以发光，因此只有在活细胞内才会产生发光现象，并且发光光强度与标记细胞的数目线性相关。
除Firefly Luciferase 外，有时也会用到Renilla Luciferase。
二者的底物不一样，前者的底物是荧光素（D-luciferin），后者的底物是coelentarizine。
二者的发光波长不一样，前者所发的光波长在540~600nm，后者所发的光波长在460~540nm 左右。
前者所发的光更容易透过组织，后者在体内的代谢比前者快，而且特异性没有前者好，所以大部分活体实验使用 Firefly Luciferase 作为报告基因，如果需要双标记，也可采用后者作为备选方案。
荧光素酶的发光是生物发光，不需要激发光，但需要底物荧光素。
荧光素在氧气、ATP 存在的条件下和荧光素酶发生反应，生成氧化荧光素 (oxyluciferin)，并产生发光现象。
对于细菌标记，一般利用发光酶基因操纵子luxABCDE 或luxCDABE，其由控制的编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成。
利用这种办法进行标记的细菌会持续发光，不需要外源性底物。
但是一般细菌标记需要转座子的帮助把外源基因插入到细菌染色体内稳定表达。
2. 底物荧光素的特点荧光素由于诸多优点得到广大科研人员的青睐，主要特点如下：① 荧光素不会影响动物的正常生理功能。
三磷酸腺苷生物发光法
三磷酸腺苷生物发光法摘要：一、引言二、三磷酸腺苷（ATP）的作用与意义1.生物学功能2.在生物发光中的应用三、生物发光法的原理1.发光生物分子的合成2.发光反应的触发与调控四、三磷酸腺苷生物发光法的实验操作步骤1.制备发光生物分子2.添加三磷酸腺苷3.激发发光反应4.检测与分析发光信号五、应用领域与前景六、总结与展望正文：一、引言三磷酸腺苷（ATP）作为生物体内能量的主要载体，其含量和分布对生物体的生理功能具有重要意义。
近年来，随着生物发光技术的发展，三磷酸腺苷生物发光法在生物学、医学等领域的研究中得到了广泛应用。
本文将对三磷酸腺苷生物发光法的原理、实验操作步骤及其应用领域进行详细介绍。
二、三磷酸腺苷（ATP）的作用与意义1.生物学功能ATP是生物体内能量的主要来源，通过其磷酸键的水解，释放出大量的能量，供给细胞进行各种生物活动。
ATP在细胞内的浓度梯度对于许多生物学过程，如细胞内物质的运输、生物大分子的合成与降解等，具有调控作用。
2.在生物发光中的应用ATP在生物发光过程中的作用主要体现在两个方面：一是作为能量源，为发光生物分子提供能量；二是作为发光反应的底物，参与发光过程。
在生物发光法中，ATP的浓度与发光强度成正比，从而可以间接反映生物体内能量代谢的水平。
三、生物发光法的原理1.发光生物分子的合成生物发光是由生物体内某些特定分子在受到激发后，通过发光反应产生的。
常见的发光生物分子有荧光素、荧光蛋白等。
在实验室中，可以通过基因重组技术或化学合成方法制备这些发光生物分子。
2.发光反应的触发与调控生物发光反应通常在特定条件下进行，如温度、pH值、酶的催化等。
在反应过程中，发光生物分子受到激活，产生发光现象。
ATP作为能量源，在反应中被消耗，使发光强度与ATP浓度呈动态平衡。
通过调控ATP的浓度，可以实现对发光强度的调节。
四、三磷酸腺苷生物发光法的实验操作步骤1.制备发光生物分子根据研究需要，通过基因重组技术或化学合成方法制备发光生物分子。
发光细菌GFP的表达机理及应用
发光细菌GFP的表达机理及应用发光细菌GFP是绿色荧光蛋白的简称，是由Aequorea victoria这种水母所产生的一种蛋白质。
GFP不但具有高度的应用价值，而且还是生物学研究中最有用的分子标记之一。
本文将从发光细菌GFP的表达机理、应用以及未来发展等方面进行介绍。
一、发光细菌GFP的表达机理GFP是一种由238个氨基酸组成的蛋白质，主要在海水深处生活的Aequorea victoria珊瑚中产生。
GFP通过吸收紫外线光激发，产生荧光。
GFP能在任何类型的生物组织内发光，不会产生有害影响。
除了绿色之外，GFP还能产生黄色、蓝色、紫色、红色等颜色的荧光。
这些颜色的荧光由不同种类的GFP进行表达，这些不同种类的GFP都具有不同的结构和光学特性。
GFP的结构包含一个由11肽段组成的β桶状结构和一个由α螺旋段组成的关键性结构域。
通过对这个结构域的分子工程改造，研究人员可以对GFP进行改造，使其在其他物种内表达并发光。
二、发光细菌GFP的应用GFP已成为生物医学领域的热门研究课题。
由于GFP可以与其他蛋白质相结合，并且不会对细胞造成任何影响，能够用于实现对生物系统的准确研究。
GFP可以制作成质粒，通过质粒转染等方法，将其导入到需要研究的细胞内。
利用GFP可准确观察到细胞内各种蛋白质分子的定位和表达等情况。
1、生物病理学：GFP在生物病理学领域已经有了广泛的应用。
与其他标记方法相比，GFP标记具有许多优势。
第一，当有多种标记时，GFP在背景噪音中更易于辨认；第二，直接观察细胞在活体状态下的各种功能，例如细胞的表面形态、细胞器的运动等。
2、分子生物学：GFP已经成为分子生物学中最重要的分子标记技术之一。
通过观察GFP标记蛋白分子的表达、定位和交互关系，有助于更好地理解生物化学反应。
利用GFP标记，研究人员可以更好地分离和分析蛋白质、DNA和RNA，进一步深入研究生物化学反应。
3、神经科学：大多数神经科学家利用GFP生物标记技术，将化学物质或电压灵敏的通道与GFP合并。
持久发光纳米材料合成及生物医学应用研究进展
持久发光纳米材料合成及生物医学应用研究进展1. 持久发光纳米材料的合成方法研究进展a)化学气相沉积法(CVD):这是一种常用的制备纳米材料的方法，通过在真空环境下将反应物转化为固态颗粒。
这种方法可以精确控制纳米颗粒的大小、形状和组成，从而实现对持久发光纳米材料的有效合成。
研究人员已经成功地利用化学气相沉积法合成了多种持久发光纳米材料，如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。
b)液相外延法(LPE):这是一种通过在基底上生长薄膜的方法来制备纳米材料的方法。
与CVD相比，LPE具有更高的生长速率和更好的晶体质量，因此在制备高质量的持久发光纳米材料方面具有优势。
研究人员已经成功地利用液相外延法合成了多种持久发光纳米材料，如硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)等。
这种方法具有较高的可控性和可调性，因此在制备具有特定性质的持久发光纳米材料方面具有优势。
研究人员已经成功地利用溶胶凝胶法合成了多种持久发光纳米材料，如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。
这种方法具有较高的沉积速度和较低的能耗，因此在制备大面积的持久发光纳米材料方面具有优势。
研究人员已经成功地利用电化学沉积法合成了多种持久发光纳米材料，如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。
随着各种合成方法的研究和发展，持久发光纳米材料的种类和性能不断丰富，为生物医学领域的应用提供了更多的可能性。
随着科学技术的进一步发展，我们有理由相信持久发光纳米材料将在生物医学领域发挥更加重要的作用。
1.1 化学还原法化学还原法的优点在于合成过程简单、成本低廉，且可以制备出具有较高发光强度和稳定性的纳米材料。
该方法也存在一定的局限性，如还原剂的选择受到金属离子还原能力的限制，导致合成的纳米材料性能可能不尽如人意；此外，还原过程中可能产生副产物，影响纳米材料的纯度和发光性能。
为了克服这些局限性，研究人员需要不断优化还原剂的选择、反应条件以及后续纯化工艺，以实现更高效、更稳定的持久发光纳米材料合成。
生物学发光检测法(ATP)
目
CONTENCT
录
• 引言 • ATP发光检测法的基本原理 • ATP发光检测法在生物学研究中的
应用 • ATP发光检测法的实验方法与技术 • ATP发光检测法的数据分析与解读 • ATP发光检测法的发展趋势与挑战
01
引言
目的和背景
研究目的
通过生物学发光检测法（ATP）快速、准确地检测和评估生物样本中 的活性细胞数量及其代谢状态。
ATP纯化
通过离心、过滤或层析等方法 去除提取液中的杂质和干扰物 质，以获得纯净的ATP溶液。
ATP定量
利用标准曲线法或比色法等方 法对提取的ATP进行定量，以 确定其浓度。
发光反应条件优化与信号检测
发光反应条件
优化反应体系中各组分的浓度和比例， 如荧光素、荧光素酶和ATP等，以获 得最佳的发光效果。
• 高通量筛选
适用于高通量药物筛选和细胞毒性评价，提高研究效率。
• 临床应用
可用于评估肿瘤细胞对药物的敏感性、预测疾病预后等， 为个性化医疗提供依据。
• 环境监测
可用于检测水体、土壤等环境中的微生物活性，评估环境 质量及生态毒性。
02
ATP发光检测法的基本原理
ATP与生物发光的关系
ATP（腺苷三磷酸）是生物体内能量传递的重要分子， 广泛存在于所有活细胞中。
生物发光现象与ATP水平密切相关，ATP浓度越高， 发光强度越大。
通过测量生物体内的发光强度，可以间接反映ATP含 量，从而评估细胞的活性、微生物污染程度等。
ATP发光检测法的反应机制
ATP与荧光素酶（Luciferase） 反应，生成氧化荧光素 （Oxyluciferin）并释放能量。
释放的能量激发荧光素 （Luciferin），使其从基态跃 迁到激发态。
化学发光与生物发光技术的比较研究
化学发光与生物发光技术的比较研究化学发光和生物发光是两种常见的发光技术，它们都有着广泛的应用领域。
尽管两种技术都可以用于生命科学研究、临床诊断和环境监测等多个领域，但它们的基本原理和优缺点却存在很大差异。
本文将对这两种技术进行比较研究，探讨其特点和应用前景。
一、化学发光技术化学发光技术是通过特定化学反应产生的发光现象，而不需要外界的激发或光源。
简言之，这种技术是利用活性物质的化学反应释放能量，使荧光染料产生发光。
这种技术广泛应用于荧光染料标记、酶标记和DNA芯片等实验室检测。
加上现代化学发光中得到的新灵敏性检测方式，如LUCIA和替代辐射检测（如Scintillation Proximity Assay和磁性bead-based assay），已发展出一系列极其敏感和特异的检测技术。
二、生物发光技术生物发光技术是利用生物体内的发光性物质（如荧光素，蛋白、生物物质）产生发光现象。
生物发光技术是分一类生物发光技术，第一类是短亮氧的荧光蛋白技术，常用于细胞内外标记；第二类是Bioluminescence Resonance Energy Transfer （BRET）。
另外该技术还常用于基因探索、分子生物学和医学诊断领域。
近年来，随着基因测序技术的发展，本技术在检测和监测生物靶分子中的应用越加广泛。
三、技术比较化学发光的灵敏度要优于生物发光。
化学发光是利用催化剂（或其他引发反应的物质）作为催化活性中心，能产生大量的荧光分子释放，能够产生高强度的光信号，更易于检测。
相较之下，生物发光的发光量和灵敏度较低。
由于生物体内外生物分子颗粒物与荧光染料的空间位置相对固定，生物染料的发光过程能被有效的抑制；又因为光子在空气中的传播极易受到不同介质的影响，进而影响到样品的检测结果，而荧光染料又容易受氧化等因素的影响。
在成本上，化学发光技术的成本较高，生物发光则大多基于生物体成生发光物质不被显微组织化学处理、强光照射等差、异形现象，成本相对较低。
化学发光分析技术的研究与应用
化学发光分析技术的研究与应用化学发光分析技术是近年来发展迅速的生物化学检测技术之一。
它利用产生化学发光的化合物作为标记物，结合光学检测技术，可快速、灵敏地检测生物分子，广泛应用于医药、食品安全、环境监测等领域。
本文将探讨化学发光分析技术的原理与常用方法，以及在生命科学、环保领域的应用前景。
一、化学发光分析技术的原理化学发光分析技术是通过激发或触发化学反应过程，使反应物释放能量，进而发出光来进行检测的方法。
其原理主要有两种：一是利用化学荧光物质，通过外加能量激发其激发态，进而发出荧光信息，进行检测；二是利用化学还原、氧化或化学发光反应，产生电子等活性物种，激发固态荧光物质，形成光信号，从而实现检测。
在化学发光分析技术中，最常用的是荧光发射检测。
荧光分子分子激发态的生命期很短，一般在纳秒至微秒级别。
当荧光分子由激发态退回到基态时，会释放能量并发出荧光。
通过研究荧光分子的荧光光谱，可以获取关于分子结构、环境、定量等信息。
此外，还有胶体金、量子点等荧光探针被广泛应用于化学发光分析中。
二、化学发光分析技术的常用方法对于发光生物分子的检测，重要的是选择适当的检测方法。
一般而言，化学发光检测涉及到样品的处理、荧光分析仪器的选择、检测方法的设计等方面。
常见的化学发光分析技术方法主要有以下四种。
1、酶标记法酶标记法是利用酶对底物进行催化反应，产生很小的底物，使其可以高效地被检测。
常用于属于酶家族的生物分子标记（例如抗体），最早由E. Adams和L. T. Tevere发明。
2、化学标记法化学标记法适用于寻找并替代酶标记法的试验。
它包括利用化合物改变样品的光学性能，如荧光、磷光、化学发光等，是酶标记法的重要替代方案。
3、电化学标记法电化学标记法是利用电化学技术对标记物进行检测。
它的检测原理是利用电化学还原、氧化和化学发光等机制来产生电子，激发固态荧光物质，形成光信号。
电化学标记法适用于微量分析中的分子检测问题，检测灵敏度高、信号稳定。
单分子化学发光
单分子化学发光单分子化学发光是一种特殊的光发射现象，它的研究对于生物医学、材料科学等领域具有重要意义。
本文将从单分子化学发光的基本原理、应用领域以及研究进展等方面进行介绍。
一、基本原理单分子化学发光是指单个分子在某种特定条件下发出的光信号。
其基本原理是通过激发分子内部的电子态，使其跃迁到高能激发态，然后再返回到基态时发出光信号。
这种发光过程可以通过光谱学等方法进行研究和分析。
二、应用领域1. 生物医学单分子化学发光在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，通过标记生物分子（如蛋白质、核酸等）的单分子发光信号，可以实现对细胞内部过程的高灵敏度、高分辨率的实时监测，从而揭示生命活动的机制和变化过程。
此外，单分子化学发光还可以用于肿瘤标记、药物筛选等方面的研究和应用。
2. 材料科学单分子化学发光在材料科学中也具有重要意义。
通过将荧光染料等单分子发光材料掺入聚合物、纳米材料等基质中，可以制备出具有特殊光电性能的材料。
这些材料可以应用于光电器件、传感器、显示器等领域，具有较高的性能和应用潜力。
三、研究进展1. 单分子光谱学单分子光谱学是研究单分子化学发光行为的重要手段。
通过单分子光谱学技术，可以获得单分子的发光光谱、光强、寿命等信息，从而揭示其发光机制和性质。
近年来，随着光学显微技术和光谱学分辨率的提高，单分子光谱学已经成为研究单分子化学发光的重要工具。
2. 基于单分子发光的传感器基于单分子发光的传感器是一种新型的检测技术。
通过将特定荧光染料标记在传感器表面，当特定物质与染料发生反应时，荧光信号的强度或寿命将发生变化，从而可以实现对目标物质的高灵敏度、高选择性的检测。
这种传感器具有灵敏度高、响应快、可重复使用等优点，在环境监测、食品安全、医学诊断等方面有着广泛的应用前景。
3. 单分子发光材料的设计与合成为了实现更好的单分子发光性能，研究者们致力于设计和合成新型的单分子发光材料。
通过调控分子结构、改变共轭体系和控制聚集态等手段，可以改善单分子的发光性能，提高其量子产率和发光寿命。
生物发光研究及其应用进展
ｉ ｅ ｌｃ ｓ ｆ ａ ｔ ｒ ｑ ｉ ｏ ｅ ａ ｌ ｃ ｎ ｓ ａ ｄ ｎ ｐ ｔ ｏ ｙ ｃ ｔｅ ｔ ｓ ｏ ｎ ｈ ａ ｕｎ ｎ ｇ ｙ ｏ ｅ ｎ ａ ｈ ｈ ｐ —
ｒｎ ｌｃｓ ｅ ｒｍ Ｃ ｓｉ ｔｒ ［ ］ Ｐａ ｔ Ｍｅ ｉ ， ｏ ｅｇｙｏｉ ｓｆ ａｓ ０ａ Ｊ ． ｌ ａ ９９ ６ １１
２ １ 防 紫外 线作 用 蒽 醌 类 物 质 常 被 添 加 到 护 肤 化 妆 品 ．Ｏ
中 ， 过 对 化 妆 品 中蒽 醌 类 化 合 物 的 含 量 和 性 质 的 检 测 和 分 通 析 ， 用 于评 价 化 妆 品 中有 效 组 分 的 含 量 及 化 妆 品 的 美 容 保 可 健 功 效 ［］ ”。 另 外 蒽 醌 还 有 止血 活血 、 睡 眠 作用 、 血 脂 作 用 和 增 加 促 降 ｌＩ ＝ 口 口 ＩＩ ＝ 免疫功能等作用。 刀 参 考 文献 ：
用， 减轻 自由基对脑线粒体 、 突触体膜和肝 微粒体在氧化过程
中 ＭＤ 等 有 害物 质 产 生 ， Ａ 明显 抑 制 Ｈ 诱 导 脑线 粒体 和 突 Ｏ。
触 体 （ Ｓ 的下 降 ， 而 对 脑 和 重 要 脏 器 产 生 保 护 作 用 ， 到 Ｇ Ｈ） 从 达
延 缓 衰 老 、 年 益 寿 的 目的 。 延
种 类 、 理 及 其 在 上 述 领 域 的 具 体 应 用进 行 综 述 。结 果 生 机
［］ 吴 立 军 ， 继 州 ， 新 生 ． 然 药 物 化 学 ［ ． １ 吴 姚 天 Ｍ］ ４版 ． 北
京 ： 民 卫 生 出 版社 ， ０ ３：４ — ５ ． 人 ２ ０ １ ６ １ ４
发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展(精)
发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展罗志勇20042401143摘要：发光材料种类繁多，自然界中很多物质都具有不同程度的发光现象。
本文通过按照不同的发光机理，将现在常见的发光物质进行分类，并介绍他们的发展与研究进展。
关键词：发光材料发光机理进展1.前言物质的发光可由多种外界作用引起，如电磁辐射作用、电场或电流的作用、化学反应、生物过程等等。
根据不同的发光原因，可以将发光材料分为光致发光材料、电致发光材料、化学发光材料等等。
发光材料涉及了无机和有机功能材料和固、液、气三种聚集状态，所以又可以将发光材料分为无机固体发光材料和有机发光材料等等。
现在人们研究得比较深入的有有机电致发光材料、有机光致发光材料、有机偏振发光材料、稀土高分子发光材料、无机电致发光材料、纳米稀土发光材料等等。
不同的发光材料可以应用于各种光源、显示器等现代显示技术之中。
2.发光材料的发光机理2.1光致发光材料发光机理光致发光材料是指在一定波长的光照射，材料分子中基态电子(主要是π电子和f、d电子)被激发到高能态，电子从高能态回到激发态时，多余的能量以光的形式散发出来，达到发光的目的。
这种发光材料称为荧光材料，大部分的稀土发光材料均以这种方式发光，原因是稀土元素基本都具有f电子，并且f电子的跃迁方式多样，因此稀土元素是一个丰富的发光材料宝库。
2.2电致发光材料发光机理电致发光是在直流或交流电场的作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，也称场致发光。
电致发光的机理有本征式和注入式两种。
本征式场致发光是用交变电场激励物质，使产生正空穴和电子。
当电场反向时，那些因碰撞离化而被激发的电子，又与空穴复合而发光。
注入式场致发光是指n-型半导体和p-型半导体接触时，在界面上形成p-n结。
由于电子和空穴的扩散作用，在p-n结接触面的两侧形成空间电荷区，形成一个势垒，阻碍电子和空穴的扩散。
n区电子要到达p区，必须越过势垒；反之亦然。
当对p-n结施加电压时会使势垒降低。
生物发光法细菌快速检测仪的研制及应用
生物发光法细菌快速检测仪的研制及应用田青;罗金平;刘晓红;高从军;刘春秀;蔡新霞【摘要】基于ATP生物发光法,研制了一种细菌快速检测仪.该检测仪内置高精度A/D转换器,以小型光电倍增管进行光电转换,结合实验室自制的生物传感器,集光路、电路及软件设计于一体,组成了完整的细菌快速检测系统.其用于大肠杆菌标准品溶液检测时,检测结果与培养计数法结果的相关系数(R)达到0.976 0,同时获得了仪表检测光强和细菌浓度关系曲线.针对实际样品检测中存在的问题,提出了相应的数据处理改进算法,引入了校准方程修正系数,用于食品及卡介苗样品检测,获得了良好的检测结果.对猴头菇类食品样品检测的结果与培养计数法检测结果的R达到0.993,重复性检测的相对平均偏差(R.A.D.)为7.69 %,变异系数(CV)为9.07 %.对卡介苗(BCG)样品检测结果与培养计数法检测结果的R达到0.997,R.A.D.为5.72 %,CV为7.73 %.与传统培养计数法相比,该仪表具有较好的检测速度,准确度和重复性.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2010(018)004【总页数】8页(P771-778)【关键词】细胞检测仪;生物发光;快速检测;三磷酸腺苷(ATP)【作者】田青;罗金平;刘晓红;高从军;刘春秀;蔡新霞【作者单位】中国科学院,电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院,研究生院,北京100190;中国科学院,电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院,研究生院,北京100190;中国科学院,电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院,研究生院,北京100190;中国兵器工业集团公司,北京北方医院,北京,100089;中国科学院,电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京,100190;中国科学院,电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京,100190;中国科学院,研究生院,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】TH776.2细菌检测在食品卫生、疫苗质控等众多领域有着重要的应用[1-2],传统的检测方法是培养计数法,该方法需要至少24 h的细菌培养,检测速度慢,无法满足现场快速检测的需求。
生物发光和化学发光的对比研究
生物发光和化学发光的对比研究生物发光和化学发光是两种不同的发光方式，它们之间有着许多的相似点和差异点。
对比研究生物发光和化学发光可以更好地了解它们各自的机制和应用领域。
一、生物发光与化学发光的区别生物发光是指某些生物体在生命活动的过程中所产生的发光现象。
而化学发光是指某些特定的化学物质在一定条件下发生的发光现象。
生物发光的机制包括荧光、磷光和生物发光酶催化，其中最常见的是生物发光酶催化。
化学发光的机制包括化学反应、电化学反应、放射性衰变等。
二、生物发光与化学发光的相似点虽然生物发光和化学发光的机制不同，但它们有着许多的相似点。
首先，它们的反应过程都需要能量输入，才能产生发光现象。
其次，它们都受环境因素的影响，如温度、pH值、氧气浓度等。
最后，它们可以应用于许多领域，如生物学、医学、环保等。
三、生物发光与化学发光的应用领域生物发光常用于生物学和医学领域中，如生物成像、分子诊断、荧光分析等。
在生物成像中，可以利用生物发光物质对生物体进行照射和研究，如用于显微镜下的成像、肿瘤标记等。
在分子诊断中，可以利用化合物或标记的生物发光物质来进行药物筛选、疾病检测等。
化学发光则常应用于环境监测和安保领域中，如污染物检测、爆炸物检测等。
在污染物检测中，可以通过利用化学发光反应来检测臭氧含量、硫酸二氧化、氨等空气污染物的浓度。
在安保领域，可以利用化学发光反应检测爆炸物、生化武器等危险化学品。
四、结论生物发光和化学发光虽然是两种不同的发光方式，但它们都有着广泛的应用前景。
对于生物学和医学研究而言，生物发光技术可以更好地进行生物分子成像和疾病检测；而对于环保和安保领域，化学发光技术则可以更好地检测和保护环境、预防危险化学品的存在。
在未来的发展中，生物发光和化学发光的研究和应用将会越来越广泛。
生物发光
Hook(前滞)效应
线性范围
待测物浓度（X）
竞争法的剂量--反应关系曲线
信号强度（ Y ）
分析灵敏度（最低检测限）（95%可信度）： S0-2SD在该曲线上所对应的浓度值 功能灵敏度： 测定误差（变异）≤20%的最低可检测浓度 线性范围： （分析）功能灵敏度---变异≤20%的最高检测浓度 相关系数≥0.99的曲线范围
对仪器的要求：结构简单、运行效率高、故障率低、维护费用少 对试剂盒的相应要求：标准化、成套化、简单化，具体为：
反应/洗涤/测定条件一致；操作步骤少且趋于一致 反应时间短； 通用成分多、专用成分少
措施
统一标记/检测系统 重新优化并统一反应/洗涤/测定条件和操作步骤 改变包被模式：
发光时间在数十分钟以上，如：
HRP-Luminol系统
AP-AMPPD系统 黄嘌呤氧化酶系统 无须原位进样、 以速率法测量。
闪光与辉光及其测量方式的差别
闪光尖峰 发光信号
积分法测量
辉光坪区
速率法测量
原位进样
时间
商业化产品中常见的化学发光系统（一）
鲁米诺及其衍生物的增敏化学发光系统
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发光免疫分析——现状与未来
杨 晓 林
北京大学医学部研究员 中国生物物理学会光生物学专业委员会副主任委员 国际生物发光和化学发光学会( ISBC）学术理事 Council member of scientific advisory board of International Society on Bioluminescence & Chemiluminescence
饱和点 实际计数曲线
模拟（光电流）测量曲线
化学发光及生物发光的原理及其应用(精)
化学发光及生物发光的原理及其应用第一部分概述化学发光 (ChemiLuminescence ，简称为 CL) 分析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。
化学发光与其它发光分析的本质区别是体系产生发光 ( 光辐射 ) 所吸收的能量来源不同。
体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。
化学发光体系用化学式表示为：依据供能反应的特点，可将化学发光分析法分为： 1 ）普通化学发光分析法 ( 供能反应为一般化学反应 ) ； 2 ）生物化学发光分析法 ( 供能反应为生物化学反应；简称 BCL) ； 3 ）电致化学发光分析法 ( 供能反应为电化学反应，简称 ECL) 等。
根据测定方法该法又可分为： 1 ）直接测定 CL 分析法； 2 ）偶合反应 CL 分析法 ( 通过反应的偶合，测定体系中某一组份； 3) 时间分辨 CL 分析法 ( 即利用多组份对同一化学发光反应影响的时间差实现多组份测定 ) ； 4 ）固相、气相、掖相 CL 。
分析法； 5 ）酵联免疫 CL 分析法等。
化学发光的系统一般可以表示为：在整个的检测系统中其关键的部分为 PMT ，其直接影响到仪器的检测性能，其最高检测极限为 10 － 22 mol/L 。
不同型号的仪器其检测技术不一样，但基本原理都是利用待测组份与体系的化学发光强度呈线性定量关系，而化学发光强度随体系反应进行的速度增强或衰弱。
记录仪记录峰形，以峰高定量，也可以峰面积定量。
因化学发光多为闪烁式发光 (1—2s 左右 ) ，故进样与记录时差短，分析速度快。
第二部分、化学发光常用的化学试剂及其原理化学发光是某种物质分子吸收化学能而产生的光辐射。
任何一个化学发光反应都包括两个关键步骤，即化学激发和发光。
上转换发光材料研究进展和应用
上转换发光材料研究进展和应用发光材料是一种能够吸收能量并将其转化为光能的物质。
它们具有广泛的应用领域，包括显示技术、照明、生物医学和光电子学等。
在过去的几十年中，人们对发光材料进行了深入研究，取得了重大突破。
本文将介绍发光材料的研究进展和应用。
发光材料的研究进展主要集中在三个方面：发光机制的理解、材料性能的改进和新型材料的发现。
首先，对发光机制的理解是发光材料研究的基础。
发光的机制可以分为两类：激发态发光和复合态发光。
激发态发光是指一个分子或晶体在受到能量激发后进入激发态，然后返回到基态时发射光辐射。
复合态发光是指在材料中形成的复合态能级与基态能级之间的跃迁所产生的发光。
研究者通过实验和理论模拟，对这些机制进行了深入研究，为设计和制备高效发光材料提供了理论指导。
其次，材料性能的改进是发光材料研究的关键。
研究人员通过调控材料的化学组成、晶体结构和形貌等因素，改善发光材料的光电性能。
例如，改变材料的能带结构和态密度，可以调控材料的能带间隙和发光颜色。
此外，改善材料的光吸收和发射效率、延长发光寿命等也是研究的热点。
通过材料性能的改进，可以提高材料的发光亮度、色纯度和稳定性，满足不同应用的需求。
最后，新型发光材料的发现也推动了发光材料研究的进展。
基于纳米技术的发展，研究人员发现了一系列新型发光材料，如量子点、金属有机骨架材料和钙钛矿材料等。
这些材料具有独特的电子结构和发光性能，可以在光电子学、生物医学和显示技术等领域得到广泛应用。
例如，量子点具有可调谐的发光波长和窄的发光带宽，可以用于显示屏、白光LED和生物探针等；钙钛矿材料具有高得率的载流子发光和高量子效率，被广泛应用于太阳能电池、光电二极管等领域。
除了以上的研究进展，发光材料在实际应用中也取得了显著的成果。
例如，LED照明技术已经取代传统的白炽灯和荧光灯，成为绿色、高效的照明选择。
显示技术也从CRT发展到LCD、OLED和MicroLED等新型显示技术，提供了更高的显示质量和更低的能耗。
化学发光技术的发展及其在生物成像中的应用
化学发光技术的发展及其在生物成像中的应用随着科技的不断发展和进步，化学发光技术作为一种新型的成像技术，正在逐渐成为生物医学领域中不可或缺的手段，而且有着广泛的应用前景。
本文将介绍化学发光技术的发展历程以及其在生物成像中的应用现状。
化学发光技术的起源及发展化学发光技术，顾名思义，是利用化学物质放出的光的原理进行成像的一种技术。
其历史可以追溯到自然界中某些生物所具有的荧光现象，例如蛍火虫、某些海洋生物等，这些生物能够在特定条件下，通过荧光的形式产生发光现象。
科学家们对这些生物发光机制的研究一直持续到了19世纪末和20世纪初期，这时，人们开始意识到荧光现象可以应用于生物医学成像领域。
在科学家们的不断努力下，化学发光技术也得到了快速的发展。
其中最重要的里程碑是荧光素和分子荧光技术的发明。
荧光素是一种具有强荧光的有机分子，可以在弱酸性条件下被氧化为具有激发荧光效应的分子，而分子荧光技术也是指通过在分子中引入芳香族化合物或自然产生高度荧光的分子库，来获得荧光成像的方法。
在分子荧光技术中，最具代表性的是绿色荧光蛋白（GFP）的发明。
GFP最初由日本科学家下村益重在1992年发现，它是一种源自于具有绿色荧光蛋白的水母的蛋白质。
此后，人们在其基础上，不断进行基因修饰和设计，使之成为了一个广泛适用于生物成像的工具。
化学发光技术在生物成像中的应用现状化学发光技术在生物成像领域中的应用具有广泛的前景和应用领域。
它的优势主要在于，与其他成像技术相比，其不需要光源、不受遮挡、具有高灵敏度、高分辨率等特点，从而为生物医学研究提供了一种新的思路。
目前，化学发光技术在生物成像领域中最主要的应用为生物标记（Probe）。
生物标记是一种用于生物成像的特殊颜料或物质，在被放置到需要成像的器材或生物组织中时，可以与器材或生物组织进行交互，并在此过程中，不断运动或释放有信号的颜料或物质，从而完成成像的目标。
其中，化学发光技术在生物标记领域中的应用主要有以下几个方面：1. 荧光成像荧光成像是化学发光技术的一种重要应用。
生物发光和化学发光的对比研究
生物发光和化学发光的对比研究首先，生物发光是指一些生物体在特定的条件下能够自行产生光的现象。
生物发光是一种广泛存在于自然界中的现象，在多种生物体中都有发现，如萤火虫、火树银花等。
生物发光的机制是通过化学反应产生的，其中最常见的机制是生物体内存在一种叫做荧光素的化合物，通过酶催化下与另外一种化合物发生反应，从而释放出能量并产生光。
化学发光是指通过化学反应来产生光的现象。
它是一种人工合成的现象，通过在特定的条件下将化学物质混合在一起，触发特定的化学反应，从而产生光。
常见的化学发光反应有氧化还原反应、荧光反应、发光反应等。
与生物发光不同，化学发光是可控的，可以通过改变反应条件和化学物质的配比来调控产生光的强度和颜色。
其次，生物发光和化学发光的光产生机制也存在差异。
生物发光通常是由一个特定的生物化学系统控制的，其中酶是产生光的关键催化剂。
而化学发光是通过人工控制的化学反应来实现的，其中常用的触发剂包括过氧化氢、高尔根酸等。
此外，生物发光和化学发光的应用领域也有所不同。
生物发光在生物医学领域有广泛的应用，例如用于生物标记和细胞成像等。
化学发光则常常应用于荧光探针、发光材料等领域。
最后，生物发光和化学发光在发光机制上也存在一些相似之处。
它们都是由能量激发产生的，通过能级跃迁释放出能量，从而产生光。
此外，生物体和化学物质的发光颜色都是由其化学成分和结构所决定的。
总之，生物发光和化学发光是两种不同的发光机制，它们在发光原理、产生机制、应用领域等方面存在明显的差异。
通过深入研究生物发光和化学发光之间的对比，可以帮助我们更好地理解和应用发光现象，推动相关领域的发展和应用。
发光二极管在生物医学成像中的应用研究
发光二极管在生物医学成像中的应用研究一、介绍发光二极管（LED）是一种通过半导体材料（如硒化镉）发光的电子元件。
由于LED具有低功率消耗、小型化、长寿命等优点，因此其在生物医学成像领域中的应用越来越广泛。
本文将探讨LED在生物医学成像中的应用研究，主要包括：1. LED在生物荧光成像中的应用2. LED在光学相干成像中的应用3. LED在光学显微成像中的应用二、LED在生物荧光成像中的应用生物荧光成像（BFI）是利用活细胞特有生物组分的荧光特性进行成像的一种技术。
通过添加荧光染料或转染荧光蛋白，控制光源的激发波长和荧光成像的波长，得到三维的体积和时间维度的信息。
LED在BFI中被广泛使用，主要有以下优点：1. 波长范围广：可以通过改变LED的材料和设计，得到不同的波长。
2. 长寿命：LED可以使用很长时间，降低了实验成本和时间。
3. 高能量利用率：LED在低功率下发光，比激光高能量利用率。
4. 稳定性好：LED光源稳定性高，不受电压或环境影响。
LED在BFI中的应用主要有以下几种：1. 用于激发荧光探针：由于LED波长范围广，可以激发多种不同荧光探针，这为多色BFI提供了方便和可行性。
2. 光刺激细胞：对于一些载体或神经元，LED可以提供精准的刺激，这种刺激可以使用不同波长进行调节。
3. 大面积的成像需求：LED可以通过简单拼接的方式来拓宽成像区域，更好地满足实验需求。
三、LED在光学相干成像中的应用光学相干成像（OCI）是一种用于非侵入性病理诊断的成像技术。
OCM目前被广泛用于脑和眼科学领域中的疾病诊断和治疗。
LED在OCM中的应用主要有以下几种：1. 光源：光源波长可以通过调整LED的材料和设计来控制，有利于得到不同的光谱信息。
2. 像素控制：LED可以通过选择触发相机的时间来改变相干光的光强，从而控制像素。
3. 光声效应：LED光源还可以用于激励光声效应，这一效应可用于埋在光学成像深度内的图像获取。
生物超弱发光的研究
知识介绍生物超弱发光的研究周 禾(中国农业大学草地研究所 北京 100094) 杨起简(北京农学院农学系 北京 102206) 超弱发光是普遍存在于生物有机体内的一种由生长代谢产生的自发化学发光,它提供了有机体代谢及能量转化的重要信息。
本文介绍了生物超弱发光研究的历史、发展及研究现状。
关键词:生物超弱发光 光电倍增管 代谢 生物超弱发光是一种极其微弱的准连续光子辐射,发光强度为几个至几千个光子/scm 2,波长在可见光谱范围(200～800nm )。
随着科学技术的不断进步,生物超弱发光现象被越来越多的实验所证实。
生物超弱发光与生物体内的细胞分裂、细胞死亡、光合作用、生物氧化、解毒作用、肿瘤发生、细胞内和细胞间的信息传递与功能调节等重要的生命过程,有着密切的联系。
这些有关生物超弱发光的大量研究课题,构成了当前生命科学发展前沿的一个重要研究领域——生命系统的超弱光子辐射。
生物超弱发光的发现,可追溯到本世纪20年代。
1923年,俄罗斯细胞生物学家A .G.Gurwitsh 做了一个著名的实验[1]。
他将正在萌发的洋葱放在可透过紫外线的玻璃管中,外面再套上一个中部有孔的金属管,将另一个放入玻璃管的洋葱垂直放置在金属管的有孔一侧。
这一设置的用意在于,将一头洋葱的根尖分生区垂直于另一洋葱的伸长区。
几小时后,由于根尖细胞不断分裂时所产生的某种作用,使得另一洋葱伸长区细胞的分裂增加,在小孔相应位置形成一个外突体。
进一步研究发现,这一试验结果是由于根尖细胞在分裂时产生的一种很微弱的光辐射所致。
当时还不能对这种辐射的强度和波长范围进行测定,只知道用一块不透紫外线的玻璃就可以挡住这种光辐射,从而认为它是一种短于350nm 的紫外光。
根据这一实验,Gur-witsh 提出一种假说:分裂的细胞能够发出一种射线,当它照射到其它细胞上时,可以刺激受照细胞进行有丝分裂。
50年代初,光灵敏度较高的光电倍增管的问世,使进一步研究生物超弱发光成为可能。