近紅外熒光探針在免疫分析中的應(yīng)用研究進展

胡佳

【摘? ?要】 近紅外熒光探針主要有有機熒光分子、量子點以及稀土配合物和單壁碳納米管等，具有較強的信噪比以及組織穿透力。本文主要是以有機熒光分子作為側(cè)重點，分析近紅外熒光標記探針的性質(zhì)以及相關(guān)的性能，并從國內(nèi)外相關(guān)文獻的結(jié)論和近紅外熒光探針的應(yīng)用出發(fā)，探究免疫分析中近紅外熒光探針的應(yīng)用現(xiàn)狀，特別是在臨床診斷標準分子免疫中的應(yīng)用，并展望了近紅外熒光探針對免疫層析法的作用。

【關(guān)鍵詞】 近紅外熒光探針;免疫分析;應(yīng)用研究進展

[Abstract] Near-infrared fluorescent probes （NIFPs） mainly include organic fluorescent molecules， quantum dots， rare earth complexes and single-walled carbon nanotubes. They have strong signal-to-noise ratio and tissue penetration. In this paper， the properties of near-infrared fluorescent labeled probes and their related properties were analyzed with the focus of organic fluorescent molecules. From the conclusions of related literatures at home and abroad and the application of near-infrared fluorescent probes， the near-infrared fluorescence in immunoassay was explored. The application status of the probe， especially in the clinical diagnostic standard molecular immunization， and the role of the near-infrared fluorescent probe on immunochromatography.

[Keywords] near-infrared fluorescent probe; immunoassay; application research progress

熒光光譜法的靈敏度以及選擇性由于傳統(tǒng)的發(fā)射光光譜位，不僅能獲取更加直觀和準確的信息，還可以準確地表達各種復(fù)雜樣品的結(jié)構(gòu)、分布和含量等問題，對于環(huán)境污染物分析以及免疫分析而言，能快速獲取各項數(shù)據(jù)信息，對于生物分析和造影而言具有較為廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)如今，近紅外熒光探針（NIFPs）在生命科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注，探針能提高組織穿透力，減少對基體損傷，隨著化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展，各種新型的熒光材料陸續(xù)被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，其無損分析優(yōu)勢在免疫檢測受到臨床的青睞，現(xiàn)如今不少免疫項目檢測都是使用近紅外熒光探針，借助熒光光譜法的靈敏度和信息直觀性，很多生物體以及組織在可見激光下都會發(fā)射熒光，傳統(tǒng)可見光區(qū)的免疫檢測缺乏準確性，但近紅外熒光探針的最大吸收波以及發(fā)射波長則是在600 ～ 900 nm之間，能避免可見熒光的干擾，提高免疫分析的精準性。

1? 近紅外熒光探針

近紅外熒光探針主要包括有機熒光分子、量子點以及稀土配合物和單壁碳納米管這四種，本文重點分析的是有機熒光分子在免疫分析中的應(yīng)用進展，故而著重介紹近紅外熒光染料。近紅外熒光染料現(xiàn)如今正在推陳出新，不少新型NIFPs材料隨著化學(xué)合成技術(shù)的進步不斷挖掘出來，但傳統(tǒng)有機熒光染料依舊是近紅外熒光探針的主要材料，例如羅丹明等呫噸類有機染料，依舊活躍在近紅外熒光探針應(yīng)用領(lǐng)域。由于菁染料的生物相容性最佳，因此在免疫分析和生物組織檢測與造影中備受重用。從國內(nèi)外最新的進展來看，最新的近紅外熒光染料是Zhao 和 Carreira合成的一種具有較強的越光物理性狀的氮雜氟硼二吡咯（ aza-BODIPY ），這種染料不僅具有出色的光學(xué)性質(zhì)且物理特性突出。此外，借助DOFLA技術(shù)，Lee 等通過技術(shù)改進和衍生一共獲取了四十多種新型物化形狀突出的NIFPs材料，其中最為優(yōu)秀的是AZA396，比對傳統(tǒng)的 BodipyFl 熒光染料，其水溶性以及量子產(chǎn)率更高，且光穩(wěn)定性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的熒光。目前，前沿領(lǐng)域?qū)t外熒光探針的研究，除卻推出新材料以外，還有則是不斷地改進各種熒光染料的關(guān)鍵性狀，進而更好地實現(xiàn)免疫分析，很多研究都是以改進染料水溶性展開，以期改進染料和染料結(jié)合物的聚集，例如在芳香環(huán)上連接磺酸鹽基團可有效改進NIFPs材料的水溶性，Amersham 生物科學(xué)公司新推出的近紅外有機分子 Cy5.5 和 Cy7 均是采用磺酸鹽吲哚菁染料結(jié)構(gòu)，而理想的水溶性則是將疏水染料包裹在親水磷脂單層中，從而提高染料的熒光強度，從強度進行痕量靶標分析物的測定，從而不斷地挖掘高效信號，以此擴增分析內(nèi)容，收集更多的數(shù)據(jù)。例如，用納米顆粒包裹熒光染料，能形成更高強度的近紅外納米微粒探針，有利于提高近紅外熒光染料的熒光強度，就像利用親水性多聚體包裹 Cy5.5 能優(yōu)化染料的生物相容性一樣，依據(jù)Kim 等的實驗結(jié)果，新型的NIFPs材料突破以往的影像學(xué)和生物分析作用，能實時監(jiān)控細胞的凋亡，獲取凋亡早期細胞結(jié)構(gòu)，依據(jù)影像學(xué)判斷細胞的生存周期。

2? 近紅外熒光探針在免疫分析中的應(yīng)用研究進展

傳統(tǒng)的膠體金以及酶的顏色信號標記探針的靈敏度有限，以往的電化學(xué)信號生成型探針價格昂貴且操作繁瑣，難以進一步實現(xiàn)活檢，熒光探針取而代之成為現(xiàn)下最為流行的信號分子，在免疫分析中具有較強的應(yīng)用前景。環(huán)境污染物分析中，有機溴除草劑中包含氰戊菊酯，可以防治雜草和害蟲，但其殘留時間和遷移能力較強，對地下水和土壤的污染不容小覷，兩種農(nóng)藥的檢測若是采用常規(guī)的儀器法，不僅要耗費較長的時間，且提取程序復(fù)雜、儀器昂貴，對專業(yè)分析人員要求很高，因此無法在現(xiàn)場進行快速檢測，但是依據(jù)Wengatz對土壤和地下水系統(tǒng)分析要求的探究，成功開發(fā)一種基于近紅外光菁染料標記的免疫測定法，具有和ELISA相當?shù)臋z測靈敏度，能進行定量分析，為農(nóng)藥殘留環(huán)境監(jiān)測提供了新的途徑。

比對在環(huán)境污染物中的分析，其實NIFPs材料更多的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診療的標志分子免疫監(jiān)測中，現(xiàn)如今NIFPs材料已經(jīng)被成功應(yīng)用到臨床免疫檢測中，實現(xiàn)了免疫微量滴定板和光纖免疫傳感器等等，具有多種免疫分析模式，能進行關(guān)鍵蛋白質(zhì)的檢測。從上世紀九十年代開始，NIFPs 材料就被應(yīng)用于免疫檢測中，利用包被抗原的聚乙烯微孔滴定板采用NIR染料標記抗體的熒光檢測能進行人免疫球蛋白的定量測定。后續(xù)研究中則是采用水溶性更加出色的 NIR 染料代替了Dye1 ，利用熒光光纖免疫傳感器的感應(yīng)端通過痕量特異性抗原進行免疫識別和捕獲，測定人的IgG并且可以將靈敏度提高一個數(shù)量級，可見熒光光纖免疫傳感器體系和ELISA 技術(shù)具有相同的檢測靈敏度，但其低成本以及時間短等則是ELISA 技術(shù)無法比擬的?，F(xiàn)如今， Silva等開發(fā)出一種以近紅外染料 Cy5為基礎(chǔ)的光學(xué)免疫傳感器，這種傳感器可以測定綿羊的 Brucella sp. 疾病感染情況，對血清中的 Brucella sp.抗體進行定量分析，還能依據(jù)Cy5在游離抗原以及抗體中電泳行為差異，能對人唾液進行 IgA 的毛細管電泳免疫檢測。

3? 結(jié)語

綜上所述，比對傳統(tǒng)熒光光譜的紫外以及可見光區(qū)的標記探針，近紅外熒光探針的波長在650～1100 nm之間，不僅避開了生物激光可見光的熒光反應(yīng)，且信噪比較強能夠保證檢測的靈敏度，在免疫分析中能避免背景熒光的干擾，所以基于 NIFPs 標記的檢測能依據(jù)散光強度和波長的關(guān)系，使得位于長波區(qū)的NIFPs不受干擾。NIFPs材料具有較強的生物組織穿透力和無損檢測優(yōu)勢，對免疫分析而言是不可多得的檢測工具。

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