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上轉化發(fā)光免疫層析快速定量檢測技術平臺
原理簡介
自然界中存在很多有機或無機物質，它們可以在電磁輻射激發(fā)下發(fā)射熒光或磷光，且在發(fā)光過程中遵守Stokes 規(guī)則，即發(fā)射光的波長長于激發(fā)光的波長。而在20 世紀70 年代，科學家們卻合成了一類可以反Stokes 規(guī)則產生磷光的特殊材料，即UCP。UCP 在紅外光區(qū)（波長＞780nm）被激發(fā)，卻可以發(fā)射波長遠短于激發(fā)光的可見光（波長475nm-670nm），即能量上轉換。物質構成決定性質特點。UCP 是由稀土金屬元素摻雜于晶體的晶格中構成的。在這種材料中有三種主要的成分：主基質（Host Matrix）、吸收子（Absorber）和發(fā)射子（Emitter）。作為主基質的晶體材料有：氧硫化物（如Y2O2S、GdO2S、La2O2S 等）、氟化物（如YF3、GdF3、LaF3 等）、鎵酸鹽（如YGaO3、Y3Ga5O12 等）以及硅酸鹽（如YSi2O5、YSi3O7 等）等；常用作吸收子的稀土金屬離子有：鐿離子（Yb3+）、鉺離子（Er3+）、釤離子（Sm3+）等；常用作發(fā)射子的稀土金屬離子有：鉺離子（Er3+）、鈥離子（Ho3+）、銩離子（Tm3+）、鋱離子（Tb3+）等。吸收子和發(fā)射子這一離子對在主基質晶格內適宜的空間取向和距離，是產生上轉換發(fā)光的基礎。上轉換發(fā)光的產生是一個涉及多個（至少兩個）光子的光學過程。在這個過程中（如圖1），UCP 內的吸收子（如Yb3+）至少要吸收兩個低能量光子（紅外光區(qū),如970nm），而后經過一系列內部能量轉換，以非輻射的形式(A1→A2，A2→A3)將這兩個光子的能量連續(xù)傳遞給發(fā)射子（如Er3+），以使其處于激發(fā)態(tài)（A3）。后者接著發(fā)生一個返回基態(tài)能級的躍遷，釋放一個高能光子（可見光區(qū)，如525nm 或540nm），完成能量上轉換。
不同的吸收子、發(fā)射子、主基質結合可使UCP 具有不同的光學性質。如：主基質相同的情況下，一系列UCP 采用相同的吸收子，不同的發(fā)射子，則它可由相同波長的紅外光激發(fā)，產生不同波長的發(fā)射光（如：980nm 紅外光激發(fā) 吸收子- Yb3+—發(fā)射子- Er3+、吸收子- Yb3+—發(fā)射子- Tm3+，分別發(fā)射550nm 綠色可見光、475nm 藍色可見光）；采用不同的吸收子，相同的發(fā)射子，則雖經由不同的激發(fā)光，但卻可產生相同的發(fā)射光。主基質不同的情況下，UCP 光譜特征也將改變（如：吸收子- Yb3+—發(fā)射子- Er3+，在主基質YF3、GdF3 中，分別發(fā)射紅色和綠色的可見光）。組成的多樣性決定了UCP 光譜（激發(fā)光譜、發(fā)射光譜）的多樣性，由此也就進一步締造了其在生物應用中的顯著優(yōu)勢。而真正使得UCP 實現生物應用的是上轉換發(fā)光技術（Up-Converting Phosphor Technology ,UPT），即對UCP 顆粒進行一系列的表面修飾與活化后，將其作為生物標記物與多種生物活性分子相結合，并最終應用于生物醫(yī)學檢測領域，在紅外光的照射下以其獨特的上轉換發(fā)光指示生物活性分子之間高敏感特異性的識別。在該技術的基礎之上，UCP 作為新型標記物與免疫層析技術、生物傳感技術交相融合，在生物醫(yī)學檢測領域中充分地發(fā)揮使其所具有的特性：
u 高度的敏感性：獨有的上轉換發(fā)光現象確保了UCP 在檢測的過程中絕不存在來自于外界的背景干擾；
u 高度的靈活性：UCP 發(fā)光標記物的特性以及獨特的可自由組合的多樣化特征光譜（吸收光譜和發(fā)射光譜），使其可同時適用于定量分析與多重分析；
u 高度的穩(wěn)定性：UCP 的發(fā)光現象是產生于結構內部的純粹物理過程，且其以能量較低的紅外光作為激發(fā)光，因而完全避免了來自檢測樣品腐蝕以及自身衰變導致的發(fā)光淬滅；
u 高度的安全性：惰性合成材料、紅外光激發(fā)、可見光發(fā)射使得基于UCP 的檢測對于檢測者、被檢測品、環(huán)境均無任何危害。
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四、產品定制開發(fā)服務流程
