化學(xué)發(fā)光原理及應(yīng)用

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1、化學(xué)發(fā)光及生物發(fā)光的原理及其應(yīng)用第一部分　概述化學(xué)發(fā)光(ChemiLuminescence，簡稱為CL)分析法是分子發(fā)光光譜分析法中的一類，它主要是依據(jù)化學(xué)檢測體系中待測物濃度與體系的化學(xué)發(fā)光強度在一定條件下呈線性定量關(guān)系的原理，利用儀器對體系化學(xué)發(fā)光強度的檢測，而確定待測物含量的一種痕量分析方法。化學(xué)發(fā)光與其它發(fā)光分析的本質(zhì)區(qū)別是體系產(chǎn)生發(fā)光(光輻射)所吸收的能量來源不同。體系產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，必須具有一個產(chǎn)生可檢信號的光輻射反應(yīng)和一個可一次提供導(dǎo)致發(fā)光現(xiàn)象足夠能量的單獨反應(yīng)步驟的化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)發(fā)光體系用化學(xué)式表示為：依據(jù)供能反應(yīng)的特點，可將化學(xué)發(fā)光分析法分為：1

2、）普通化學(xué)發(fā)光分析法(供能反應(yīng)為一般化學(xué)反應(yīng))；2）生物化學(xué)發(fā)光分析法(供能反應(yīng)為生物化學(xué)反應(yīng)；簡稱BCL)；3）電致化學(xué)發(fā)光分析法(供能反應(yīng)為電化學(xué)反應(yīng)，簡稱ECL)等。根據(jù)測定方法該法又可分為：1）直接測定CL分析法；2）偶合反應(yīng)CL分析法(通過反應(yīng)的偶合，測定體系中某一組份；3)時間分辨CL分析法(即利用多組份對同一化學(xué)發(fā)光反應(yīng)影響的時間差實現(xiàn)多組份測定)；4）固相、氣相、掖相CL。分析法；5）酵聯(lián)免疫CL分析法等?；瘜W(xué)發(fā)光的系統(tǒng)一般可以表示為：在整個的檢測系統(tǒng)中其關(guān)鍵的部分為PMT，其直接影響到儀器的檢測性能，其最高檢測極限為10－22mol/L。不同型

3、號的儀器其檢測技術(shù)不一樣，但基本原理都是利用待測組份與體系的化學(xué)發(fā)光強度呈線性定量關(guān)系，而化學(xué)發(fā)光強度隨體系反應(yīng)進行的速度增強或衰弱。記錄儀記錄峰形，以峰高定量，也可以峰面積定量。因化學(xué)發(fā)光多為閃爍式發(fā)光(1—2s左右)，故進樣與記錄時差短，分析速度快。第二部分、化學(xué)發(fā)光常用的化學(xué)試劑及其原理化學(xué)發(fā)光是某種物質(zhì)分子吸收化學(xué)能而產(chǎn)生的光輻射。任何一個化學(xué)發(fā)光反應(yīng)都包括兩個關(guān)鍵步驟，即化學(xué)激發(fā)和發(fā)光。因此，一個化學(xué)反應(yīng)要成為發(fā)光反應(yīng)，必須滿足兩個條件：第一：反應(yīng)必須提供足夠的能量（170～300KJ／mol），第二，這些化學(xué)能必須能被某種物質(zhì)分子吸收而產(chǎn)生電子激發(fā)態(tài)

4、，并且有足夠的熒光量子產(chǎn)率。到目前為止，所研究的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)大多為氧化還原反應(yīng)，且多為液相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)?；瘜W(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光效率是指發(fā)光劑在反應(yīng)中的發(fā)光分子數(shù)與參加反應(yīng)的分子數(shù)之比。對于一般化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，值約為10－6，較典型的發(fā)光劑，如魯米諾，發(fā)光效率可達0.01，發(fā)光效率大于0。01的發(fā)光反應(yīng)極少見?，F(xiàn)將幾種發(fā)光效率較高的常用的發(fā)光劑及其發(fā)光機理歸納如下。1.魯米諾及其衍生物魯米諾的衍生物主要有異魯米諾、4—氨基已基—N一乙基異魯諾及AHEI和ABEI等。魯米諾在堿性條件下可被一些氧化劑氧化，發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，輻射出最大發(fā)射波長為425nm的化學(xué)發(fā)光。在通常情

5、況下魯米諾與過氧化氫的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)相當(dāng)緩慢，但當(dāng)有某些催化劑存在時反應(yīng)非常迅速。最常用催化劑是金屬離子，在很大濃度范圍內(nèi)，金屬離子濃度與發(fā)光強度成正比，從而可進行某些金屬離子的化學(xué)發(fā)光分析，利用這一反應(yīng)可以分析那些含有金屬離子的有機化合物，達到很高的靈敏度。其次是利用有機化合物對魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的抑制作用，測定對化學(xué)發(fā)光反應(yīng)具有猝滅作用的有機化合物。其三是通過偶合反應(yīng)間接測定無機或有機化合物。其四是將魯米諾的衍生物如異魯米諾(ABEI)標(biāo)記到羧酸和氨類化合物上，經(jīng)過高效液相色譜(HPLC)或液相色譜(LC)分離后，再在堿性條件下與過氧化氫－鐵氰化鉀反應(yīng)進行化學(xué)

6、發(fā)光檢測。也可以采用其它分離方法，如將新合成的化學(xué)發(fā)光試劑異硫氰酸異魯米諾標(biāo)記到酵母RNA后，通過離心和透析分離，然后進行化學(xué)發(fā)光檢測。此外應(yīng)用的還有N2(B2羧基丙?；?異魯米諾，并對其性能進行了研究。2．光澤精光澤精以硝酸鹽的形式存在，在堿性介質(zhì)中，過氧化氫將其氧化成四元環(huán)過氧化物中間體，而后裂解生成激發(fā)態(tài)的吡啶酮而發(fā)光。利用光澤精與還原劑作用，可用于測定臨床醫(yī)學(xué)上一些重要的還原性物質(zhì)，如抗壞血酸、肌酸酐、谷胱甘肽、葡萄糖醛酸、乳糖、葡萄糖。3．洛粉堿洛粉是文獻上記載最早的化學(xué)發(fā)光試劑，但卻遲遲未得到應(yīng)用，直到1979年Marino等人將它應(yīng)用于Co的測定后

7、才得到重視。此試劑已被用于多種元素的分析測定。4．過氧化草酸酯類草酸鹽類化學(xué)發(fā)光反應(yīng)大都生成過氧草酰(Peroxalate)中間體，因此這類反應(yīng)亦稱過氧草酰類化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。過氧草酸鹽類化學(xué)發(fā)光分析應(yīng)用的推廣還有賴于新的熒光衍生試劑的開發(fā)。5．吖啶酯類McCapr等合成了一系列吖啶酯類化合物，對該類試劑的化學(xué)發(fā)光機理研究表明，發(fā)光效率與試劑中的可解離酸性基團的pKa有密切關(guān)系，pKa一般應(yīng)小于11。吖啶酯類化合物是一類很有前途的非放射性核酸探針標(biāo)記物，用作DNA的發(fā)光探針，發(fā)光量子產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好，標(biāo)記物對雜交反應(yīng)的動力學(xué)和雜交體的穩(wěn)定性無影響，可以直接在堿性介質(zhì)

8、中進行化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。以上