免疫荧光技术(Immunofluorescence, IF)是一种将抗体特异性识别抗原的能力与荧光染料的可视化特性相结合,用于检测组织或细胞中特定蛋白质分布、定位及相对表达量的生物学技术。简单来说,就是用“带荧光标签的抗体”去定位“目标蛋白”,然后在荧光显微镜下观察。由于其可视化属性,免疫荧光技术在生命科学研究与临床检验中应用广泛。但常规免疫荧光检测存在明显局限:血清、生物体液中的内源性蛋白、小分子复合物会产生自发荧光,与传统荧光素信号重叠,造成强本底干扰,导致检测灵敏度大幅下降。比如血清、组织液等生物样本中含有色氨酸、酪氨酸、NADH、黄素等内源性物质,它们在短波长光(如300-400nm)激发下会发射400-600nm的荧光,寿命极短(纳秒级)。传统荧光素(如FITC)的荧光寿命同样很短,检测窗口无法避开这个干扰。
为解决这一问题,1983 年学者 Soini 与 Kojola 将镧系元素标记与时间分辨荧光检测结合,创建时间分辨荧光免疫分析技术(TRFIA):使用镧系元素(最常见的是铕Eu³⁺、铽Tb³⁺、钐Sm³⁺)。它们的荧光寿命极长, 可实现对蛋白、酶、抗原抗体等分子的精准标记,从时间维度彻底剔除自然荧光干扰,成为新一代高灵敏免疫检测平台。
一、检测原理:
时间分辨荧光免疫分析依托镧系元素独特荧光特性与免疫层析反应完成定量检测。镧系元素共 15 种,检测常用钐 (Sm)、铕 (Eu)、镝 (Dy)、铽 (Tb) 四种离子,其荧光半衰期长达 10–1000 μs,远高于生物样本本底荧光的 1–10 ns,二者存在数量级差异。
在 POCT 快速检测中,待测样本滴加于加样区后,目标抗原/抗体与荧光纳米微球标记的对应抗体/抗原结合,在毛细作用下沿层析膜向前移动;到达检测区时,形成荧光微球抗体抗原抗体夹心复合物并固定于检测线 (T线),未结合的标记物继续层析至质控线 (C 线) 与二抗结合。
完成免疫反应后,以 365 nm 紫外光激发检测区,镧系元素标记物发射 615 nm 左右高强度长寿命荧光;仪器延迟信号采集时间,待样本内短寿命本底荧光完全衰减后,仅读取长寿命特异性荧光,实现时间维度的信号分离。最终通过 T 线与 C 线荧光强度比值,计算待测物浓度。
二、稀土荧光微球优势:
1. 荧光寿命极长
铕、钐等离子荧光衰减时间可达数十至数十万纳秒,远长于生物本底荧光。通过延迟检测窗口,可完全剔除基质自发荧光、容器散射光等非特异性信号,显著提升信噪比与检测下限。
2. Stokes 位移大
Stokes 位移为激发峰与发射峰的波长差值。以铕为例,激发波长 365nm、发射波长 610 nm,大位移使激发光与发射光易于通过滤光片分离,避免激发光串扰,提升信号纯度。
3. 发射光谱窄而特异
镧系元素发射峰半高宽窄,通常集中在 610±5 nm,峰形尖锐、对称性好。借助波长筛选可精准区分特异性信号与杂散光,进一步降低本底、提高检测特异性。
三、灵敏度实测对比:
对我们上海伊普瑞生物 200nm、300nm 两种时间分辨荧光微球,与国外某品牌 200nm 时间分辨荧光微球在免疫层析体系中的灵敏度与信号表现,结果如下:
1.低浓度灵敏度表现在抗原浓度为 0.78125 mg/mL 的最低检测点,伊普瑞 200nm 微球的 T 线信号(618)远高于进口品牌 200nm 微球(135),对应的 T/C 比值(0.0294)是进口品牌(0.0126)的 2.3 倍;而伊普瑞 300nm 微球的 T 线信号(741)与 T/C 比值(0.0321)表现更优,较进口品牌提升约 2.5 倍,展现出更强的低浓度信号放大能力与检测灵敏度。
2.线性与动态范围一致性在中高浓度区间(1.5625~400 mg/mL),三款微球的 T/C 比值均随抗原浓度升高呈现稳定的梯度增长趋势,线性相关性良好。伊普瑞 200nm、300nm 微球在 25~400 mg/mL 区间的 T/C 值与进口品牌基本持平,部分浓度点(如 100 mg/mL 时,伊普瑞 300nm 微球 T/C 值 2.74,进口品牌为 2.49)的信号响应更具优势,说明其在宽动态范围内的定量性能与进口品牌相当甚至更优。
3.信号背景与特异性表现空白对照(抗原浓度 0 mg/mL)中,伊普瑞两款微球的 T 线本底信号均处于较低水平(32/117),且 T/C 比值分别为 0.0014、0.0049,与进口品牌(0.0056)相比,伊普瑞 200nm 微球的本底更低,表明其在免疫层析体系中非特异性吸附更少,信噪比更具优势。
上海伊普瑞生物科技有限公司(EPRUI Biotech)深耕于单分散微球材料领域十余年,其单分散微球:聚苯乙烯微球,PMMA微球,氧化硅微球,荧光微球,链霉亲和素微球,磁性微球等产品具有非常广泛的用途,是生物医药、液晶平板显示、分析检测,体外诊断,仪器校准等领域核心卡脖子材料。
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