光谱化学发光综述剖析

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 (3)

1.理论背景 (4)

1.1化学发光分析 (4)

1.2化学发光的分类 (6)

2.化学发光试剂 (7)

2.1直接化学发光剂 (7)

2.1.1 吖啶酯及吖淀酰胺类 (7)

2.1.2 三联吡啶钌 (9)

2.2 酶促反应发光剂 (10)

2.2.1鲁米诺及其衍生物 (10)

2.2.2（金钢烷）- 1,2- 二氧乙烷及其衍生物 (11)

3.国内外主要的化学发光仪器的生产商 (13)

4.化学发光的应用 (16)

4.1化学发光免疫分析 (16)

4.2药物分析方面的应用 (17)

5.化学发光的市场与化学发光免疫分析的临床前景 (18)

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 (19)

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 (21)

6.结束语 (22)

参考文献 (22)

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（bioluminescence）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：

A +

B C*

C* C + hυ

其中γ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：

A +

B C*

C* + D C + D*

D + hυ

D*

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]（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I cl 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I cl 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。

()t

c t I

d d cl cl ⨯=ϕ()c t t

c t t I A t t ⋅===⎰⎰cl 0cl 0cl

d d d d ϕϕ激发态分子数发射光子的分子数=

f ϕ参加反应的分子数激发态分子数=r ϕf cl ϕϕϕ⋅==r 参加反应的分子数发射光子的分子数