核医学与分子影像临床操作规范
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第七节 电化学发光免疫分析

电化学发光免疫测定(electro chemiluminescence immune assay,ECLIA)。ECLIA是继放射免疫、酶免疫、荧光免疫、化学发光免疫测定以后的新一代标记免疫测定技术。电化学发光法源于电化学法和化学发光法,而ECLI是电化学发光(ECL)和免疫测定相结合的产物,是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应,包括了电化学和化学发光两个过程。
一、反应底物
ECL反应底物有两种:
三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2 + 络合物:
钌(ruthenium,Ru),原子序数44,原子量101.07。元素名来自拉丁文,1827年俄国化学家奥赞在铂矿中发现钌;1844年俄国化学家克劳斯肯定它是一种新元素。钌在地壳中的含量约为十亿分之一,是铂系元素中含量最少的一个。钌常与其他铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床中。钌有7种天然稳定同位素:钌96、98、99、100、101、102、104。钌为银白色金属,熔点2310℃,沸点3900℃,密度12.37×10 3/m 3。钌的化学性质不活泼,在空气和潮湿环境中稳定;不溶于酸和王水,溶于熔融的强碱、碳酸盐、氰化物等;加热到900℃时能与氧反应;加热时能与氟、氯、溴反应;钌有形成配位化合物的强烈倾向,还有良好的催化性能。
二、电化学发光反应原理
1.免疫反应原理
第一抗体标记生物素(与微磁珠结合);第二抗体标记Ruthenium(产生光信号);两种抗体皆能与靶抗原特异性结合。形成的免疫复合物转移至测量池,启动磁场,吸附待测免疫复合物;加入Procell溶液,去除反应体系杂质并提供TPA。
2.电化学反应过程
在工作电极上(阳极)加一定的电压能量作用下,二价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 2+ 释放电子发生氧化反应而成为三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3] 3 +,同时,电极表面的TPA也释放电子发生氧化反应而成为阳离子自由基TPA +,并迅速自发脱去一个质子而形成三丙胺自由基TPA·,这样,在反应体系中就存在具有强氧化性的三价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 3 + 和具有强还原性的三丙胺自由基TPA。
3.化学发光过程
具有强氧化性的三价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 3 + 和具有强还原性的三丙胺自由基TPA·发生氧化还原反应,结果使三价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 3+ 还原成激发态的二价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 2 + ,其能量来源于三价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 3 + 与三丙胺自由基TPA·之间的电势差,激发态 [Ru(bpy)3] 2 + 以荧光机制衰变并以释放出一个波长为620nm光子的方式释放量,而成为基态的 [Ru(bpy)3] 2 +
循环过程:上述化学发光过程后,反应体系中仍存在二价的三氯联吡啶钌 [Ru(bpy)3] 2+和三丙胺(TPA),使得电极表面的电化学反应和化学发光过程可以继续进行,这样,整个反应过程可以循环进行。通过上述的循环过程,测定信号不断的放大,从而使检测灵敏度大大提高,所以ECL测定具有高灵敏、高特异性、高精密度的特点。
现以Elecsys电化学发光系统为例加以说明。
(一)试剂盒组成
1.校准品 指用生物液或缓冲液配制的一组不同定值浓度浓度的待测物质溶液,用于制作或校准原厂提供计量-反应曲线或用作cut off值校准。
2.标记抗原或抗体 [Ru(bpy)3] 2+经N羟基琥珀酰胺酯(NHS)化学修饰后可与抗体、蛋白质抗原、半抗原、激素、核酸等各种分子结合形成稳定的标记物。而且[Ru(bpy)3] 2+NHS分子量较小,不易影响被标记物的免疫活性和可溶性。
3.生物素化抗体或抗原链霉亲和素(streptoavidin,SA)和生物素(biotin,B) 是具有很强的非共价特异性结合能力的一对化合物,一分子SA可结合四分子B,Elecsys的试剂中,抗体或抗原与活化的B结合,进而可通过B与固相微粒表面的SA结合达到分离免疫复合物的目的。
4.固相载体是带有磁性的直径约2.8μm的聚苯乙烯微粒,将SA通过特殊的蛋白结合物均匀牢固地包被在固相微粒上,形成通用的能与B结合的固相载体。
5.TPA溶液。
6.洗涤液。
(二)检测步骤全部试验过程均在Elecsys全自动电化学发光免疫检测系统上按预设程序自动完成。以双抗体夹心法为例,检测步骤如下:
1.在反应管中加入待测样品、[Ru(bpy)3] 2 + 标记抗体、生物素化抗体,37℃反应9分钟。
2.加入SA磁性微粒,37℃反应9分钟,反应液输入流动池,磁性微粒在磁铁吸引下迅速沉积,附着在流动池底部的电极表面,其余反应液流出流动池,完成免疫复合物和游离成分的分离。
3.将TPA溶液送入流动池,将残存的游离成分排出流动池,使流动池中充满TPA溶液。
4.撤下磁铁,电极通电,[Ru(bpy)3] 2 + 与TPA发生电化学发光反应,发出的光被光电倍增管收集。
5.经换算得到待测物浓度。
6.向流动池中送入清洗液,彻底冲洗除去反应物,即可测定下一个标本。
(三)注意事项应严格按照仪器说明书要求做好维护保养工作,保持管路清洁畅通。