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电化学发光免疫分析方法及其应用


2 E C L I A的类型 根据电化学发光剂在免疫反应步骤中的作用部 位不同, E C L I A可分为底物电化学发光免疫反应和标 记物电化学发光免疫反应两种。前者的抗原抗体免 疫反应操作步骤与酶免疫测定基本相同, 仅在最后一 步将酶反应底物改为电化学发光剂来检测电化学发 光信号。常用的辣根过氧化物酶和碱性磷酸酶的发 , 2 二氧杂 光底物分别为鲁米诺及其衍生物系列和 1 环乙烷 磷 酸 酶 及 其 衍 生 物 系 列
[ 1 ] 1 9 2 9 年电致化学发光现象由 H a r v e y 发现。2 0
免疫反应系统和电化学发光系统。免疫反应系统主 要是抗原抗体结合形成免疫复合物, 而电化学发光 系统是利用电化学发光物质经氧化剂氧化形成激发 态中间体, 这种中间体不稳定, 在其返回基态时, 会 发射出光子, 其产率可以用发光信号检测仪接收测 [ 4 ] 检测 量 。以钌标记物电化学发光免疫分析为例, 中以标记有链霉亲和素直径几微米的磁珠作为固相 载体, 与生物素标记抗原或抗体结合后可以捕获检 测样本中的抗体或抗原, 再与反应体系中钌分子标 记的抗抗体或抗体结合, 形成的免疫复合体在外磁 场的作用下, 借助磁珠的磁力吸附完成固液相分离, 截留特异性抗原 抗体复合体, 洗涤除去多余或游离 的抗体或抗原。当反应体系中加入电子供体三丙胺 后, 在电场作用下, 钌分子和三丙胺在电极表面分别 被氧化成三价钌和带阳离子的自由基三丙胺。后者 很不稳定, 迅速失去一个质子形成强还原剂自由基 三丙胺, 将三价钌分子还原成激发态的二价钌, 其自 身则被氧化成二丙胺和丙醛。接着激发态的钌分子 2 0n m的 衰减成基态钌分子, 同时放出一个波长为 6 [ 3 , 5 ] 光子 。这一过程在电极表面以每毫秒几十万次 的速度循环进行, 产生的光子经光电倍增管检测光 强度, 从而测出待检抗体或抗原的含量。
[ 3 ] E C L I A ) , 它是一种在电极表面由电化学引发的特
异性化学发光反应, 比通过化合物简单混合启动的化 学发光反应更易精确控制。本文就近年来该方法的 研究进展及其在医学领域的应用作一综述。 1 E C L I A的基本原理 E C L I A是利用电化学发光剂标记的抗原或抗体 与待测物经过一系列的免疫反应和洗涤等理化步 骤, 最后用光学仪器测量免疫反应前后电化学发光 信号强度的改变, 从而对抗原或抗体物质进行定量 分析的一种方法。该方法主要包含了两个部分, 即
1 2 ] 断的 敏 感 性。 黄 琛 等[ 分别用蛋白质芯片法和
。这一类型
的E C L I A既避免了放射性核素的半衰期短及放射性 危害, 又克服了酶标记的不稳定性。它集电化学发 光、 生物素 亲和素、 磁微粒技术和免疫分析于一体, 是继放射免疫分析、 荧光免疫分析、 酶免疫分析和化 学发光免疫分析后的新一代免疫标记技术。同其他 免疫反应一样, 标记物电化学免疫分析反应也有直接 法、 双抗体夹心法和竞争法等 3 种主要方式。 3 E C L I A的应用 3 . 1 细菌、 病毒及其毒素测定 与传 统 的 基 础 培 养 法 相 比, 用E C L I A检 测 肉 类、 家禽甚至饮用水中的细菌克服了速度慢、 检出率 低、 结果不准确的缺点。Y u 等
D O I : 1 0 . 3 7 6 0 / c m a . j . i s s n . 1 6 7 3 4 1 2 2 . 2 0 1 1 . 0 2 . 0 0 5 基金项目: 国家科技支撑计划( 2 0 0 8 B A I 5 6 B 0 3 ) 作者单位: 2 0 0 0 2 5上海, 中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制 所, 卫生部寄生虫与病原生物学重点实验室, 世界卫生组织疟疾、 血 吸虫病和丝虫病合作中心
E l e c t r o c h e mi l u mi n e s c e n c ei mmu n o a s s a ya n di t s a p p l i c a t i o n G U OJ i a n ,C H E NJ i a x u . L a b o r a t o r yo f P a r a s i t e a n dV e c t o r B i o l o g y ,M i n i s t r yo f H e a l t h ,W H OC o l l a b o r a t i n gC e n t e r f o r M a l a r i a ,S c h i s t o s o m i a s i s a n d ,N a t i o n a l I n s t i t u t e o f P a r a s i t i c D i s e a s e ,C h i n e s e C e n t e r f o r D i s e a s e C o n t r o l a n dP r e v e n t i o n ,S h a n g h a i F i l a r i a s i s 2 0 0 0 2 5 ,C h i n a C o r r e s p o n d i n ga u t h o r :C H E NJ i a x u ,E m a i l :c h e n j i a x u 1 9 6 2 @1 6 3 . c o m S u p p o r t e db yN a t i o n a l K e yT e c h n o l o g yR&DP r o g r a m ( 2 0 0 8 B A I 5 6 B 0 3 ) A b s t r a c t 】 E l e c t r o c h e m i l u m i n e s c e n c ei m m u n o a s s a y( E C L I A )i s an e wh i g h l ys e n s i t i v ed e t e c t i o nt e c h 【 n o l o g yi nw h i c hn or a d i o i s o t o p e s a r e u s e d .I t h a s e x t r e m e l y l o wd e t e c t i o nl i m i t a n dw i d e d y n a m i c r a n g e a n da p p l i c a t i o n .T h i s t e c h n i q u eh a s b e e nw i d e l y u s e dt o d e t e c t h o r m o n e s ,t u m o r m a r k e r s a n dc y t o k i n e s ,a n dw i l l b e a ,f o o da n de n v i r o n m e n t a l a n a l y s i s ,e t c . .I nt h i sp a p e r , n o v e l m o d e r nd i a g n o s t i ct o o l i nt h ef i e l d s o f m e d i c i n e t h er e s e a r c hp r o g r e s s o f E C L I Aw a s r e v i e w e d . 【 K e yw o r d s 】 E l e c t r o c h e m i l u m i n e s c e n c ei m m u n o a s s a y ;B i o a n a l y s i s ;T r a c et e s t
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g 数量级。同时检测炭疽杆菌芽孢, 检出值为 于p 1 0 0个芽孢。在测定可溶性或颗粒抗原时, E C L I A 的灵敏度极高。 3 . 2 肿瘤标志物测定 肿瘤标志物的检测对肿瘤早期诊断及判断预后、 转归、 评价疗效都具有重要意义。 应用 E C L I A对疑似 肿瘤患者进行肿瘤标志物检测, 既简便、 快速, 有利于 早期诊断, 又可免除介入检查的痛苦和高昂费用。 戴
世纪 6 0 年代, 伴随电子技术的迅猛发展, 光电传感器 与化学发光技术也得到了推动和发展, 对电化学发光
2 ] 现象的详细研究开始出现[ 。至 2 0世纪 9 0年代初,
电化学发光和免疫测定相结合形成了电化学发光免 疫分 析 方 法 ( e l e c t r o c h e m i l u m i n e s c e n c ei m m u n o a s s a y ,
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E C L I A法检测6 9 例肿瘤患者和6 5 例正常对照组血清 中的糖类抗原1 9 9 ( c a n c e r a n t i g e n , C A 1 9 9 ) 、 糖类抗原 2 4 2 ( c a n c e r a n t i g e n , C A 2 4 2 ) 、 甲胎蛋白( a l p h a f e t o p r o t e i n , A F P ) 等1 2 项肿瘤标志物指标, 发现蛋白质芯片 C L I A法简单、 方便, 而E C L I A法能更精确地检 法较 E
2 + 3 [ 7 ]
3 项肿瘤标志物糖类抗原1 5 3 ( c a n c e r a n t i g e n , C A 1 5 3 ) 、 糖类抗原1 2 5 ( c a n c e r a n t i g e n , C A 1 2 5 ) 、 癌胚抗原 c a r c i n o e m b r y o n i ca n t i g e n , C E A ) 的含量进行检测, 结 ( 果显示3 项指标联合检测的灵敏度和特异度分别为 9 0 . 7 6 % 和9 6 . 8 3 %, 优 于 单 项 检 测 时 的7 7 . 9 4 %和 8 9 . 5 7 %、 9 5 . 6 3 %和4 1 . 1 7 %、 3 8 . 2 3 %和9 3 . 9 1 %, 提示 用E C L I A联合检测能提高乳腺癌早期诊断和鉴别诊
1 1 ] 庆福等[ 采用 E C L I A对7 8 例乳腺癌患者血清中的
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