光激化学发光技术原理及应用介绍

近半个世纪以来，临床化学微量免疫分析技术从上世纪60年代的放射免疫分析，70年代初的酶联免疫分析，到70年代末化学发光免疫分析，经历了标记物由放射性同位素（3H、14C、125I等）、酶（辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶）到化学发光物质（吖啶酯、鲁米诺等）的革新和检测技术由手工操作到全自动检测的飞跃，带来了医学检验质量和数量的迅速提高；90年代问世的LOCI（Luminescent oxygen channeling immunoassay, LOCI）技术以其独特的能量传递机制和化学发光原理，实现了均相、一步法、免清洗和高通量检测，并以其高灵敏度和特异性等突出检测性能，和包括DNA检测、新药开发在内的广泛用途而为世人所瞩目。该技术最初由Ullman等人在1994年报道，后由PerkinElmer公司生产相关试剂（AlphaScreenTM）。我国科研工作者在学习国外技术的基础上，勇于探索，对该技术从试剂到设备进行了进一步改良，开发了拥有自主知识产权的光激化学发光系统（Light initiated chemiluminescence assay, LiCA）。本文就该技术基本原理和特点进行简要介绍：

一、原理

光激化学发光是以纳米级高分子微粒为基础的新一代化学发光技术，该项技术被广泛地应用于研究生物分子的相互作用。正如名称所示，LiCA的主要原理是由光激发产生的均相化学发光技术。它具有快速、均相（免冲洗）、高灵敏和操作简单的特点。 

 LiCA试剂由含有感光化合物的感光微粒和含有发光化合物的发光微粒组成，微粒直径约188nm，表面覆盖多糖水凝胶。水凝胶能减少非特异性结合，同时，增加微粒的悬浮性。微粒通过水凝胶表面的功能团与生物分子共价连接。纳米级微粒大大增加了反应的表面积，每个微粒的表面站立着成百上千个生物分子，随时准备着捕获目标分子。 

LiCA技术的核心原理是高能态离子氧的产生和传递。在受到红色激光（680nm）照射后，感光微粒能使周围环境中的氧转化为高能态离子氧，离子氧的生存时间仅为4微秒。短暂的生存时间决定了离子氧的传播直径很小（约为200nm）。如果发光微粒在200nm范围之内就能接受离子氧，并发出高能级的光（610nm）。相反，如果在200nm直径范围内没有发光微粒，高能态离子氧就会回落到基态氧而没有信号产生。这种依赖于两种微粒相互接近的化学能量传递是LiCA均相反应的基础。通常在LiCA反应体系中，微粒的浓度是很低的。两种微粒相互随机碰撞的几率很低，因此，反应体系的本底非常微弱。如果包被在微粒表面的生物分子相互作用，拉近了两个微粒的距离，例如形成免疫夹心或受体-配体复合物，这样就能产生能量的有效传递并发出光信号。

原理图