化学发光
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•四个标记：酶标记技术、放射免疫标记 技术、荧光素标记技术与化学发光标记 技术。
化学发光免疫分析技术
教学目标及任务
一、掌握化学发光免疫技术的概念 二、掌握化学发光免疫分析基本原理 三、熟悉化学发光免疫分析的类型 四、了解临床应用 五、了解发展与展望
第九章 化学发光免疫 分析技术
第一节 慨 述 一、化学发光 二、化学发光效率
㈠ 辣根过氧化物酶标记的化学发光免疫分析
该分析系统采用辣根过氧化物酶（HRP）标记抗体 (或抗原)，在与反应体系中的待测标本和固相载体发 生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-酶 （HRP）标记抗体复合物，这时加入鲁米诺发光剂、 H2O2和化学发光增强剂使产生化学发光。
辣根过氧化物酶标记化学发光免疫分析示意图
1．鲁米诺及其衍生物 2．AMPPD
1．鲁米诺 鲁米诺发光原理
2．Baidu NhomakorabeaMPPD
〔3-(2‘-螺旋金刚烷)-4-甲氧基-4-(3“-磷酰氧基)苯-1,2-二氧杂环丁烷〕〕
二、发光剂的标记技术
1. 碳二亚胺（EDC）缩合法（羧基或氨基）
2. 过碘酸钠氧化法（芳香伯胺和脂肪伯胺）
3．重氮盐偶联法（芳香胺）
㈡ 碱性磷酸酶标记的化学发光免疫分析
该分析系统以碱性磷酸酶 标记抗体(或抗原)，在与反应 体系中的待测标本和固相载体发生免疫反应后，形成 固相包被抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物，这时加入 AMPPD发光剂，碱性磷酸酶使AMPPD脱去磷酸根基 团而发光。
碱性磷酸酶标记化学发光免疫分析示意图
分析步骤
分配样品, 磁颗粒 和试剂
孵育 使反应物
结合
在磁场中 清洗去除 未结合物质
加入 底物 产生 信号
孵育, 促使信号
的产生
信号 检测
三、电化学发光免疫分析
电化学发光免疫分析 （electrochemiluminescence immunoassay， ECLIA）是以电化学发光剂三联吡啶钌标记 抗体(抗原)，以三丙胺(TPA)为电子供体， 在电场中因电子转移而发生特异性化学发光 反应，它包括电化学和化学发光两个过程。
磁微粒模式图
特点 ▪ 抗原和抗体结合与未结 合部分的易分离
Y
二、化学发光酶免疫分析
化学发光酶免疫分析（chemiluminescence enzyme immunoassay， CLEIA）是用参与催化某一化学发光反应的酶如辣根过氧化物酶（HRP） 或碱性磷酸酶(ALP)来标记抗原或抗体，在与待测标本中相应的抗原(抗 体)发生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物， 经洗涤后，加入底物(发光剂)，酶催化和分解底物发光，由光量子阅读系 统接收，光电倍增管将光信号转变为电信号并加以放大，再把它们传送 至计算机数据处理系统，计算出测定物的浓度。
一、化学发光剂
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，称为化 学发光剂或发光底物。
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。
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十B
C*
C*
C＋ h·γ
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，
㈠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，可直接 标记抗原或抗体。
1. 吖啶酯 在碱性条件下被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。
小结
• 发光是指分子或原子中的电子吸收能量后，由基态跃迁到激发态，然后再 返回到基态，并释放光子的过程。
• 化学发光是吸收了化学反应过程中所产生的化学能使分子激发而发光。 • 化学发光免疫分析是将化学发光与免疫反应相结合，用于检测微量抗原或
抗体的标记免疫分析技术，分为直接化学发光免疫分析，化学发光酶免疫 分析和电化学发光免疫分析。
由集光器和光电倍增管接收、记录单位时间内所产生的 光子能，这部分光的积分与待测抗原的量成正比，可从标准 曲线上计算出待测抗原的含量。
直接化学发光的原理
--- 夹心法
+ + 磁微粒 抗体
被测抗原
带丫啶酯 标记物抗
体
（1） 加入H2O2 （pH<10）
冲洗后
（2） 加入碱 （pH>10）
发光
磁微粒技术
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十B
C*
C*十D
C十D*
D*
D十h·γ
二、化学发光效率
化学发光反应的发光效率、光辐射的能量大小以 及光谱范围，完全由发光物质的性质所决定，每一 个发光反应都具有其特征性的化学发光光谱和不同 的化学发光效率。
第二节 化学发光剂和标记技术
在电化学发光免疫分析系统中，磁性微粒为固相载体包被抗体(抗原)，用三 联吡啶钌标记抗体(抗原)，在反应体系内待测标本与相应的抗原 (抗体)发生 免疫反应后，形成磁性微粒包被抗体-待测抗原-三联吡啶钌标记抗体复合物， 这时将上述复合物吸入流动室，同时引人TPA缓冲液。
当磁性微粒流经电极表面时，被安装在电极下面的电磁铁吸引住，而未结合 的标记抗体和标本被缓冲液冲走。与此同时电极加压，启动电化学发光反应， 使三联吡啶钌和TPA在电极表面进行电子转移，产生电化学发光，光的强度 与待测抗原的浓度成正比。
第一节 概 述
四大标记技术
放
酶
射
免
免
疫
疫
技
技
术
术
荧
发
光
光
免
免
疫
疫
技
技
术
术
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）。
临床免疫学检验
（ Clinical Immunoassay）
昆明医科大学附属甘美医院检验医学教研室 田敏
(Min Tian)
学好临床免疫检验，必须掌握“一个 核心，三个要素与四个标记”。
一个核心： 抗原抗体反应 (Antigen-antibody interaction) •三个要素：抗原、抗体和免疫细 胞
第二节 化学发光剂和标记技术 一、化学发光剂 二、发光剂的标记技术
第三节 化学发光免疫分析的类型 一、直接化学发光免疫分析 二、化学发光酶免疫分析 三、电化学发光免疫分析 四、临床应用
思考题 小结
发光免疫分析（CLIA）:是将发光分析和免 疫反应相结合而建立起来的一种新的检测 微量抗原或抗体的新型标记免疫分析技术。
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。
一、化学发光
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。
电化学发光免疫分析示意图
电化学发光免疫测定示意图
标记磁颗粒在电场中发光工作示意图
四、临床应用
1. 甲状腺激素 2． 生殖激素 3． 垂体激素和皮质激素 4． 贫血因子 5． 肿瘤标志物 6． 感染性疾病 7． 糖尿病 胰岛素、血清C-肽、血浆胰高糖素等。 8． 心脏标志物 9． 病毒标记物 10．过敏性疾病 11．治疗药物监测
2．三联吡啶钌 三联吡啶钌 [RU(bpy)3]2+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。
三联吡啶钌
电化学发光剂反应原理
㈡ 酶促反应发光剂： 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 称为酶促反应发光剂。
思考题
1．什么是发光免疫分析？什么是化学发光免疫分析？ 2．化学发光与荧光的区别？化学发光反应的条件？ 3．什么叫化学发光剂？化学发光剂必须具备那些条件？ 4．吖啶酯化学发光的原理和特点是什么？ 5．酶促反应的发光剂有哪些？其发光原理和特点是？
思考题
6．三联吡啶钌发光的原理和特点是什么？ 7．三丙胺在电化学发光中起什么作用？ 8. 发光剂的标记有那些方法？影响因素有那些？ 9．什么是直接化学发光免疫分析？其特点是什么？ 10．什么是化学发光酶免疫分析？其特点是什么？
4. N-羟基琥珀酰亚胺活化法（羧基）
影响标记的因素
1．发光剂的选择 2．被标记蛋白质的性质 3．标记方法的选择 4．原料比 5．标记率 6．温度 7．纯化与保存
第三节 化学发光免疫分析的类型
一、直接化学发光免疫分析
用吖啶酯直接标记抗体(抗原)，与待测标本中相应的抗原 (抗体)发生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-吖啶 酯标记抗体复合物，这时只需加入氧化剂（H2O2）和 NaOH使成碱性环境，吖啶酯在不需要催化剂的情况下分 解、发光 。
化学发光免疫分析技术
教学目标及任务
一、掌握化学发光免疫技术的概念 二、掌握化学发光免疫分析基本原理 三、熟悉化学发光免疫分析的类型 四、了解临床应用 五、了解发展与展望
第九章 化学发光免疫 分析技术
第一节 慨 述 一、化学发光 二、化学发光效率
㈠ 辣根过氧化物酶标记的化学发光免疫分析
该分析系统采用辣根过氧化物酶（HRP）标记抗体 (或抗原)，在与反应体系中的待测标本和固相载体发 生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-酶 （HRP）标记抗体复合物，这时加入鲁米诺发光剂、 H2O2和化学发光增强剂使产生化学发光。
辣根过氧化物酶标记化学发光免疫分析示意图
1．鲁米诺及其衍生物 2．AMPPD
1．鲁米诺 鲁米诺发光原理
2．Baidu NhomakorabeaMPPD
〔3-(2‘-螺旋金刚烷)-4-甲氧基-4-(3“-磷酰氧基)苯-1,2-二氧杂环丁烷〕〕
二、发光剂的标记技术
1. 碳二亚胺（EDC）缩合法（羧基或氨基）
2. 过碘酸钠氧化法（芳香伯胺和脂肪伯胺）
3．重氮盐偶联法（芳香胺）
㈡ 碱性磷酸酶标记的化学发光免疫分析
该分析系统以碱性磷酸酶 标记抗体(或抗原)，在与反应 体系中的待测标本和固相载体发生免疫反应后，形成 固相包被抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物，这时加入 AMPPD发光剂，碱性磷酸酶使AMPPD脱去磷酸根基 团而发光。
碱性磷酸酶标记化学发光免疫分析示意图
分析步骤
分配样品, 磁颗粒 和试剂
孵育 使反应物
结合
在磁场中 清洗去除 未结合物质
加入 底物 产生 信号
孵育, 促使信号
的产生
信号 检测
三、电化学发光免疫分析
电化学发光免疫分析 （electrochemiluminescence immunoassay， ECLIA）是以电化学发光剂三联吡啶钌标记 抗体(抗原)，以三丙胺(TPA)为电子供体， 在电场中因电子转移而发生特异性化学发光 反应，它包括电化学和化学发光两个过程。
磁微粒模式图
特点 ▪ 抗原和抗体结合与未结 合部分的易分离
Y
二、化学发光酶免疫分析
化学发光酶免疫分析（chemiluminescence enzyme immunoassay， CLEIA）是用参与催化某一化学发光反应的酶如辣根过氧化物酶（HRP） 或碱性磷酸酶(ALP)来标记抗原或抗体，在与待测标本中相应的抗原(抗 体)发生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物， 经洗涤后，加入底物(发光剂)，酶催化和分解底物发光，由光量子阅读系 统接收，光电倍增管将光信号转变为电信号并加以放大，再把它们传送 至计算机数据处理系统，计算出测定物的浓度。
一、化学发光剂
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，称为化 学发光剂或发光底物。
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。
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十B
C*
C*
C＋ h·γ
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，
㈠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，可直接 标记抗原或抗体。
1. 吖啶酯 在碱性条件下被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。
小结
• 发光是指分子或原子中的电子吸收能量后，由基态跃迁到激发态，然后再 返回到基态，并释放光子的过程。
• 化学发光是吸收了化学反应过程中所产生的化学能使分子激发而发光。 • 化学发光免疫分析是将化学发光与免疫反应相结合，用于检测微量抗原或
抗体的标记免疫分析技术，分为直接化学发光免疫分析，化学发光酶免疫 分析和电化学发光免疫分析。
由集光器和光电倍增管接收、记录单位时间内所产生的 光子能，这部分光的积分与待测抗原的量成正比，可从标准 曲线上计算出待测抗原的含量。
直接化学发光的原理
--- 夹心法
+ + 磁微粒 抗体
被测抗原
带丫啶酯 标记物抗
体
（1） 加入H2O2 （pH<10）
冲洗后
（2） 加入碱 （pH>10）
发光
磁微粒技术
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十B
C*
C*十D
C十D*
D*
D十h·γ
二、化学发光效率
化学发光反应的发光效率、光辐射的能量大小以 及光谱范围，完全由发光物质的性质所决定，每一 个发光反应都具有其特征性的化学发光光谱和不同 的化学发光效率。
第二节 化学发光剂和标记技术
在电化学发光免疫分析系统中，磁性微粒为固相载体包被抗体(抗原)，用三 联吡啶钌标记抗体(抗原)，在反应体系内待测标本与相应的抗原 (抗体)发生 免疫反应后，形成磁性微粒包被抗体-待测抗原-三联吡啶钌标记抗体复合物， 这时将上述复合物吸入流动室，同时引人TPA缓冲液。
当磁性微粒流经电极表面时，被安装在电极下面的电磁铁吸引住，而未结合 的标记抗体和标本被缓冲液冲走。与此同时电极加压，启动电化学发光反应， 使三联吡啶钌和TPA在电极表面进行电子转移，产生电化学发光，光的强度 与待测抗原的浓度成正比。
第一节 概 述
四大标记技术
放
酶
射
免
免
疫
疫
技
技
术
术
荧
发
光
光
免
免
疫
疫
技
技
术
术
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）。
临床免疫学检验
（ Clinical Immunoassay）
昆明医科大学附属甘美医院检验医学教研室 田敏
(Min Tian)
学好临床免疫检验，必须掌握“一个 核心，三个要素与四个标记”。
一个核心： 抗原抗体反应 (Antigen-antibody interaction) •三个要素：抗原、抗体和免疫细 胞
第二节 化学发光剂和标记技术 一、化学发光剂 二、发光剂的标记技术
第三节 化学发光免疫分析的类型 一、直接化学发光免疫分析 二、化学发光酶免疫分析 三、电化学发光免疫分析 四、临床应用
思考题 小结
发光免疫分析（CLIA）:是将发光分析和免 疫反应相结合而建立起来的一种新的检测 微量抗原或抗体的新型标记免疫分析技术。
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。
一、化学发光
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。
电化学发光免疫分析示意图
电化学发光免疫测定示意图
标记磁颗粒在电场中发光工作示意图
四、临床应用
1. 甲状腺激素 2． 生殖激素 3． 垂体激素和皮质激素 4． 贫血因子 5． 肿瘤标志物 6． 感染性疾病 7． 糖尿病 胰岛素、血清C-肽、血浆胰高糖素等。 8． 心脏标志物 9． 病毒标记物 10．过敏性疾病 11．治疗药物监测
2．三联吡啶钌 三联吡啶钌 [RU(bpy)3]2+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。
三联吡啶钌
电化学发光剂反应原理
㈡ 酶促反应发光剂： 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 称为酶促反应发光剂。
思考题
1．什么是发光免疫分析？什么是化学发光免疫分析？ 2．化学发光与荧光的区别？化学发光反应的条件？ 3．什么叫化学发光剂？化学发光剂必须具备那些条件？ 4．吖啶酯化学发光的原理和特点是什么？ 5．酶促反应的发光剂有哪些？其发光原理和特点是？
思考题
6．三联吡啶钌发光的原理和特点是什么？ 7．三丙胺在电化学发光中起什么作用？ 8. 发光剂的标记有那些方法？影响因素有那些？ 9．什么是直接化学发光免疫分析？其特点是什么？ 10．什么是化学发光酶免疫分析？其特点是什么？
4. N-羟基琥珀酰亚胺活化法（羧基）
影响标记的因素
1．发光剂的选择 2．被标记蛋白质的性质 3．标记方法的选择 4．原料比 5．标记率 6．温度 7．纯化与保存
第三节 化学发光免疫分析的类型
一、直接化学发光免疫分析
用吖啶酯直接标记抗体(抗原)，与待测标本中相应的抗原 (抗体)发生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原-吖啶 酯标记抗体复合物，这时只需加入氧化剂（H2O2）和 NaOH使成碱性环境，吖啶酯在不需要催化剂的情况下分 解、发光 。