电化学发光检测技术原理PPT培训课件.ppt
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1、电化学发光检测电化学发光检测技术原理技术原理主要内容主要内容放免放免酶免酶免荧光免疫荧光免疫化学发光化学发光电化学发光电化学发光1960S197080S2000S1,抗体技术的革命,从使用多克隆抗体向使用单克隆抗体转变2,从手工操作向全自动分析仪的转变3,从液相放射免疫技术向均相和固相免疫分析技术的转变标记免疫技术的发展标记免疫技术的发展 缺点缺点半衰期短,试剂货架期短半衰期短,试剂货架期短 标记物不稳定标记物不稳定每次需做标准曲线每次需做标准曲线 反应时间长,不易自动化检测反应时间长,不易自动化检测 使用放射性核素,需要一定防护使用放射性核素,需要一定防护 优点优点 标记物: 碘125标记免
2、疫技术的发展放射免疫测定法标记免疫技术的发展放射免疫测定法(RIA)底物: 无需底物灵敏度较高灵敏度较高试剂稳定试剂稳定较快的速度较快的速度无污染无污染包被包被表面积小(灵敏度和速度)表面积小(灵敏度和速度)包被均一性不足(精密度)包被均一性不足(精密度)检测技术多为颜色反应(特异性和灵敏检测技术多为颜色反应(特异性和灵敏度)度)反应时间不一致反应时间不一致, ,造成结果的造成结果的偏差偏差( (特别特别在手工操作时在手工操作时) )标记免疫技术的发展酶联免疫测定法标记免疫技术的发展酶联免疫测定法(ELISA)标记物: HRP 辣根过氧化物酶/ALP 碱性磷酸酶底物:TMB四甲基联苯胺/对硝基
3、苯磷酸酯P-NPP 优势优势灵敏度较高灵敏度较高成本较低成本较低荧光检测信号荧光检测信号操作简便操作简便缺点缺点传统的微板吸附包被技术传统的微板吸附包被技术均一性差、均一性差、 重复性差重复性差批量检测不能实现全自动批量检测不能实现全自动每次检测需要做定标曲线,每次检测需要做定标曲线, 浪费成本浪费成本标记免疫技术的发展标记免疫技术的发展(TRFIA)标记物:铕(Eu3+)、钐(Sm3+)等镧系元素 底物: 镧系元素螯合物 标记物:标记物: ALP 碱性磷酸酶 底物:底物:MUP(4甲基伞形酮酰磷酸甲基伞形酮酰磷酸 ) 激发物:光激发物:光 最终检测信号:最终检测信号:荧光强度荧光强度 法国b
4、ioMrieux VIDAS 标记免疫技术的发展标记免疫技术的发展测定法测定法(MEIA) 标记物:标记物:HRP HRP 辣根过氧化物酶辣根过氧化物酶/ /ALPALP 碱性磷酸酶碱性磷酸酶 发光底物:发光底物:鲁米洛鲁米洛、金刚烷金刚烷 激发物:特定的化学环境激发物:特定的化学环境 最终检测信号:最终检测信号:可见光可见光强度强度 美国美国J&J Ortho Vitros Eci 美国美国BeckmanCoulter Access,Dxi800标记免疫技术的发展酶促化学发光标记免疫技术的发展酶促化学发光(CLIA) 标记物:标记物:吖啶酯,吖啶酯衍生物 发光底物:无需底物发光底物:无需底物
5、, ,标记物标记物直接发光直接发光 激发物:特定的化学环境激发物:特定的化学环境 最终检测信号:最终检测信号:可见光可见光强度强度 德国德国SIEMENS Centaur XP 标记免疫技术的发展直接化学发光标记免疫技术的发展直接化学发光(CLIA) 标记物:标记物:三联吡啶钌三联吡啶钌 发光底物:三丙胺发光底物:三丙胺 激发物:激发物:直流电场直流电场 最终检测信号:最终检测信号:可见光可见光强度强度罗氏公司罗氏公司 e411,E170,e601,e602e411,E170,e601,e602标记免疫技术的发展电化学发光标记免疫技术的发展电化学发光(ECLIA)主要内容主要内容电化学发光免疫
6、检测原理电化学发光免疫检测原理- -名称的由来名称的由来E ELECTRO LECTRO 电电 C CHEMI HEMI 化学化学L LUMINESCENCE UMINESCENCE 发光发光I I MMUNO MMUNO 免疫免疫A ASSAY SSAY 分析分析电化学发光免疫测定系统电化学发光免疫测定系统 Elecsys 电化学发光电化学发光 链霉亲和素链霉亲和素- -生物素间接包被技生物素间接包被技术术 磁性微粒子固相载体磁性微粒子固相载体 检测系统检测系统电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理- -技术特点技术特点 专利的电化学发光技术专利的电化学发光技术标记物:三联吡啶 Ru(
7、bpy) 32+递电子体:三丙胺 TPA反应启动方式: 直流电场电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-电化学发光电化学发光里程碑式的标记物:三联吡啶钌里程碑式的标记物:三联吡啶钌u水溶性,分子量小u结构稳定,免疫损伤小,易于标记u应用广泛(激素,DNA等)u与三丙胺(Tripropylamine,TPA) 共同构成电化学发光系统三联吡啶钌三联吡啶钌Ru(bpy)Ru(bpy)3 3 2+2+ + NHS (N羟基琥珀酰胺酯羟基琥珀酰胺酯) )电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-标记物标记物电极表面的电化学发光反应电极表面的电化学发光反应电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测
8、原理-电化学发光的反应过程电化学发光的反应过程发光标记物发光标记物: :三联吡啶钌 Ru(bpy) 32+三联吡啶钌三联吡啶钌 “催化” 三丙胺三丙胺 发出可见光可见光反应产物:三丙胺自由基三丙胺自由基(TPA(TPA* *) ) + +620nm620nm的光子的光子发光底物:三丙胺(TPA)电化学发光启动条件电化学发光启动条件: :直流电场直流电场反应特点:迅速迅速, ,可控可控, ,循环发光循环发光CH3CH2CH2-N-CH2CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2-N-CH2CH2CH3 失失e-CH2CH2CH3CH3CH2CH2-N-C-CH2CH3CH2CH2CH3失失
9、 H +CH3CH2CH2-N-HCH2CH2CH3+ CH3CH2CHO. +. .H氧化Ru(bpy)33+激发态激发态Ru(bpy)32+基态基态Ru(bpy)32+还原电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理电化学发光的反应过程电化学发光的反应过程三丙胺阳离子三丙胺自由基三丙胺自由基- e-电极电极 失失e-+丙醛二丙胺u直径2.8um 表面的凸凹使包被面积放大u悬浮于反应体系中,形成均一稳定的液相,大大提高反应效能u磁性微珠易于通过磁场磁性吸引和分离电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-固相载体固相载体显微镜下的磁微粒磁珠磁珠生物素与链霉素特异性生物素与链霉素特异性亲和作
10、用亲和作用反应体系中待测抗原可反应体系中待测抗原可最大限度地与磁珠结合最大限度地与磁珠结合提高检测反应的灵敏度提高检测反应的灵敏度形成的免疫复合物转移至测量池形成的免疫复合物转移至测量池开始开始ECL反应反应电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-固相载体固相载体生物素生物素抗体抗体抗原抗原磁珠磁珠链霉亲和素链霉亲和素电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-链霉亲和素和生物素技术链霉亲和素和生物素技术电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理-链霉亲和素和生物素技术链霉亲和素和生物素技术SA链霉亲和素StreptoavidinSABBBBB生物素BiotinB生物素BiotinB
11、生物素BiotinB生物素Biotin适用于包被各种化合物,如多肽、脂多糖。适用于包被各种化合物,如多肽、脂多糖。 SASA均匀牢固地包被在磁性微粒上均匀牢固地包被在磁性微粒上Streptoavidin,SA Biotin,B B B衍生物衍生物结合结合的抗原或抗体的抗原或抗体与标本进行液相反应与标本进行液相反应电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理链霉亲和素和生物素技术链霉亲和素和生物素技术SA亲和素磁性颗粒抗体B抗体生物素B生物素SA亲和素 磁性颗粒ECLIA ECLIA 反应步骤反应步骤SATPA氧化还原反应,发射出光子检测B抗体抗原三联吡啶钌生物素SA亲和素磁性颗粒BBBBBSA
12、SA电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理反应步骤反应步骤ECLECL检测原理检测原理ElectroChemiLuminescence (ECL)电化学发光技术电化学发光技术结合结合Ruthenium 结合结合磁珠磁珠转移至转移至电极电极; ;标标记后免疫记后免疫复合物与复合物与游离组分游离组分分离分离施加电压施加电压启动化学启动化学发光反应发光反应信号检测信号检测 e analyzer e analyzer performanceperformanceECLECL检测原理检测原理免疫复合物的形成Source: Roche Diagnostics Research and Develop
13、mentSource: Roche Diagnostics Research and Development抗体抗体RutheniumRuthenium生物素生物素抗体抗体抗原抗原免疫复合物免疫复合物第一抗体标记生物第一抗体标记生物 素(与微磁珠结合)素(与微磁珠结合)第二抗体标记第二抗体标记RutheniumRuthenium(产生光信(产生光信号)号)两种抗体皆能与靶抗两种抗体皆能与靶抗原特异性结合原特异性结合电极电极工作电极磁铁光电倍增管TPATPATPATPA电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理测量室中的反应测量室中的反应1.使用清洗液使用清洗液(Clean (Clean Ce
14、ll)Cell)清洁测量室清洁测量室2.2.移入磁铁移入磁铁, ,并使用并使用TPATPA清洁清洁测量室活化电极测量室活化电极3.3.反应复合物随反应复合物随TPATPA一起一起吸入吸入测量室测量室, ,4.4.工作电极工作电极加电加电压压, ,6.6.移开磁铁,移开磁铁,TPATPA冲走所有冲走所有反应物反应物。磁微粒被吸附磁微粒被吸附未结合到固相的未结合到固相的游离标记游离标记物被冲走物被冲走7.7.使用清洗液使用清洗液(Cleancell)(Cleancell)清洁测量室清洁测量室。5.5.电极表面反应后电极表面反应后发出光发出光子子, ,同时同时PMTPMT检测光子信号检测光子信号测量
15、室组成和结构测量室组成和结构电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理测量室的结构测量室的结构v流动测量室v可升降的磁性分离系统v彻底的清洗系统v高度自动化电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理分析类型分析类型夹心法夹心法竞争法桥联法桥联法电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理夹心法检测原理夹心法检测原理1.加入R1-生物素结合的抗体2.加入R2- Ru(bpy) Ru(bpy)3 3 2+2+标记的的抗体3.加入待测样本,温育9min,形成双抗夹心复合物4.加入M-亲和素包被的磁微粒, 温育9min,钌标记物通过待测样本和亲和素生物素连接到磁微粒上。5.反应复合物被吸入测量室进
16、行磁性分离及其电化学发光测量。夹心法夹心法 测定成正比正比: 信号信号低低 = = 浓度浓度低低 信号信号高高 = = 浓度浓度高高 检测有多个结合位点的抗原如TSH,HCG,HBsAg,AFP等电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理夹心法检测原理夹心法检测原理 测定大分子抗原电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理竞争法检测原理竞争法检测原理1.加入R1- Ru(bpy) Ru(bpy)3 3 2+2+标记的抗体2.加入待测样本,温育9min,形成抗原抗体复合物。-3.加入R2 -生物素标记的与样本同源的抗体。4.,加入M-亲和素包被的磁微粒;温育9min。未与待测抗原结合的钌标记
17、物通过R2结合到磁微粒上5.反应复合物被吸入测量室进行磁性分离及其电化学发光测量。竞争法竞争法 测定成反比: 信号低 = 浓度高信号高 = 浓度低 检测仅一个结合位点的抗原等如FT3,E2,HBcAb等。 测定小分子抗原电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理竞争法检测原理竞争法检测原理桥联法(桥联法(Bridging Principle)电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理桥联法检测原理桥联法检测原理 理论基础:理论基础:单位单位IgGIgG分子具有分子具有2 2个个抗原结合位点抗原结合位点二聚体分泌型二聚体分泌型IgAIgA具有具有4 4个个抗原结合位点抗原结合位点五聚体五聚体
18、IgMIgM可有可有1010个抗原结合位点个抗原结合位点检测相应的检测相应的IgGIgG和和IgMIgM抗体总量抗体总量。如。如HBcAbHBcAb 测定成正比正比: 信号信号低低 = = 浓度浓度低低 信号信号高高 = = 浓度浓度高高 双抗原夹心测定抗体主要内容主要内容电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理发光及检测系统发光及检测系统直直流流电电场场1.51.5v v电电压压启启动动0.2-0.60.2-0.6秒达到发光峰值秒达到发光峰值发光光子数发光光子数可控 迅速 放大稳定的试剂稳定的试剂电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理稳定的试剂稳定的试剂mIU/mlmIU/ml37
19、2010.12010.1和和2014.9 2014.9 全球客户端全球客户端FSHFSH病人结果分布病人结果分布mIU/mlmIU/ml%美国美国FT4FT4项目项目2020个不同批号的的病人结果分布个不同批号的的病人结果分布2010.1-2014.92010.1-2014.9全球客户端全球客户端FSHFSH中位值变化中位值变化%pMol/lpMol/l电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理优异的结果稳定性优异的结果稳定性宽广的线性范围宽广的线性范围电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理线性范围线性范围光子数范围:0-10,000,000(1亿)超宽的线性范围及检测灵敏度超宽的线性
20、范围及检测灵敏度电化学发光免疫检测原理电化学发光免疫检测原理宽线性及灵敏度宽线性及灵敏度电化学发光免疫检测原理简单的试剂管理电化学发光免疫检测原理简单的试剂管理n多模块通用试剂 E 170,e411,e601,e602n二维条形码自动输入全部信息n试剂联体包 成分独立 稳定好n无需配制,即开即用n自动开闭试剂瓶盖,有效地防止挥发等主要内容主要内容1.参考系统标准曲线参考系统标准曲线Reference Standard CurveReference Standard Curve ( Roche 研发部) 根据 “WHO”的标准化要求 使用1012个点 与试剂批号无关 是制作主校准曲线(制作主校准
21、曲线(master calibratormaster calibrator)的基础)的基础电化学发光校准概念校准传递电化学发光校准概念校准传递2.主校准曲线主校准曲线Master Calibration CurveMaster Calibration Curve ( Roche 生产部) 使用5或6个点 (master calibrators) 使用特定批号的试剂(一级试剂,master reagent) 总曲线的形状是用依照Rodbard 功能的4个参数来描绘的 主校准曲线数据被编码进了特定批号试剂的2维条形码 靶值被编码进了校准试剂盒(Cal Set)的条形码中 电化学发光校准概念校准传递
22、电化学发光校准概念校准传递3.3. 客户端的校准客户端的校准 测试2个校准品 (CalSet 1 和CalSet 2) 校准品的测量结果按照数学方法的计算结合到与Cal Set或试剂盒上的2维条形码信息上 仪器能够自动判断批校准(Lot Calibration)和盒校准(Regent Pack Calibration) 样品结果的计算都是从这条定标曲线上的来的M a ste r C a l i b r a ti o nC a l i b r a ti o nw i th tw o c a l i b ra to rsD a ta 电化学发光校准概念校准传递电化学发光校准概念校准传递 电化学发光
23、校准概念批校准与盒校准电化学发光校准概念批校准与盒校准批校准可以传递给批校准可以传递给相同批号的其他试剂盒相同批号的其他试剂盒盒校准只能适用于本试剂盒盒校准只能适用于本试剂盒点击屏幕左上角图标进入系统概览界面选择试剂位点击Detail点击e601点击Reagent Overview电化学发光校准概念试剂首次注册时间电化学发光校准概念试剂首次注册时间 校准频率建议:按照需要:例如质控结果超出特定的范围通常每28天进行一次批校准(当使用相同的试剂批号时)每7天进行一次2点校准(当使用同一试剂盒时) 如果需要的话更频繁的校准(如ATPO,ATSHR等项目需每日校准)电化学发光校准概念校准曲线的稳定性
24、电化学发光校准概念校准曲线的稳定性在同一测量通道上,批校准可以传递给相同批号的试剂盒系统会根据试剂的第一次上机登录试剂来选择有效的批校准(Lot Calibration)不同测量通道上的批校准(Lot Calibration)不会互相传递。如果将试剂盒从E1移到E2(相同批号),系统会根据试剂第一次的上机登录时间来选择E2上有效的Lot Calibration 。电化学发光校准概念校准曲线的传递规则电化学发光校准概念校准曲线的传递规则电化学发光溯源性溯源链电化学发光溯源性溯源链参考系统参考系统精选的检测方法精选的检测方法确认的参考物质确认的参考物质参考方法参考方法参考标准参考标准+ +一级试剂
25、一级试剂RocheRoche一级参考系统校准品一级参考系统校准品+ +一级试剂一级试剂多点主校准品多点主校准品+ +新批号试剂新批号试剂客户两点校准品客户两点校准品+ +新批号试剂新批号试剂用人血清人血清进行方法学比较比较从一级校准品赋值传递一级校准品赋值传递给由试剂和分析仪组成的相应的系统确定典型的校准曲线参数 对两点校准品CalSet赋值 电化学发光溯源性基质效应(电化学发光溯源性基质效应(Matrix Effect)影响因素: 防腐剂 PH值 蛋白浓度 解离剂 释放剂 结合蛋白 离子强度 抗原抗体均一性 脂质浓度 代谢产物疏水基疏水基电荷电荷氢键氢键范德华力范德华力二硫键二硫键结合系数结
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