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荧光光谱法的应用

2018.3.02

直接测定法应用于测定许多有机芳族化合物和生物物质具有内在的荧光性质。间接测定法用于测定本身不发荧光或者因荧光量子产率很低而无法进行直接测定的物质的荧光性质。同步荧光分析法是提高分析选择性,解决多组分荧光物质同时测定的良好手段之一[17,33]。最早发展起来的恒波长同步荧光法在一般的荧光光谱仪上均可方便实现,已在环境、医药、卫生和生物等领域获得广泛的应用,而新近发展的各种新型同步荧光方法正显示出独特的作用,越来越受到人们的重视。由于三维荧光光谱反映了发光强度同时随激发波长和发射波长变化的情况,因而能提供比常规荧光光谱更完整的光谱信息,可作为一种很有价值的光谱指纹技术。这种技术,在环境监测和法庭判证方面,常用于不同油种和来源地鉴别。[34-38]
在临床化学方面,已用于某些癌细胞的荧光代谢物的检测,以区分癌细胞和非癌细胞[39],用人类血浆的三维荧光光谱作为临床化学中一种新的图形识别法以协助临床诊断[40],以及用于某些细菌的鉴别[41-44]。由于电视荧光计能在极短时间内取得测量体系的三维荧光光谱,方法灵敏快速,且可以同时监测体系中各种物质的反应情况,也可用于提供鉴定未知物的信息,因而对化学反应的多组分动力学研究具有独特的优点,已用于蒽在多氯代链烷烃中的光诱导反应的研究[45]。另外三维荧光光谱法也用于多组分混合物的定性和定量分析。时间分辨荧光分析法主要应用于金属配合物荧光受命的测定[46-48]、荧光体混合物中两组分的同时测定[46-49]、痕量分析中干扰物与背景荧光的消除、多环芳烃的检测、芳基的检测[50-51]
和溶剂松弛的时间分辨测量[52-54]。相分辨荧光分析法主要应用于荧光体两组分混合物中个别组分的荧光光谱的直接记录和荧光寿命的测定[55]、相分辨荧光法
分辨9-MA、9,10-DPA和POPOP三组分混合物[56]
、基态反应的研究、基态反应可逆性的检测[55]、溶剂松弛的分辨[57]和配位体与大分子的结合反应的分析[58]。荧光体的荧光偏振与荧光各向异性值的测定,能够提供与荧光体在激发态寿命期间的旋转运动动力学相关的信息,为诸如蛋白质-蛋白质作用,蛋白质-DNA健合,抗原-抗体免疫反应,以及细胞膜的流变性等的研究提供理论基础和实验技术。低温荧光分析法主要应用于多环芳烃及衍生物的鉴别和定量分析、炼焦厂分馏水
中苯并[a]芘和苯并[a]蒽的测定[59-60]
和脱氧核糖核酸(DNA)加和物的分析。
固体表面分析具有简单、快速、取样量小、灵敏度高、费用少等优点,已应用于环境研究、法庭检测、食品分析、农药分析、生物化学、医学、临床化学等方面的工作。近年来电子计算机、激光光源、电视式多道检测器的采用使固体表面荧光分析有更为广阔的用途。
有关动力学荧光分析的应用,已出版的书籍和综述性文章[61-64]都陆续有所介绍。
荧光显微技术已成为生物学、医学诊断[65]、半导体、微电子器件、高分子材料的生产检测[66]和超高灵敏分析[67-68]等的重要工具。
利用共焦荧光法已经观察到空气—水界面上荧光分子随时间波动的荧光光谱图。
共焦显微荧光在生物学研究中的应用主要有三方面:1用共焦方式观察生物样品。2对生物样品进行光学连续“切片”,并实现显微结构的三维重建。3对生物样品进行定量分析。
共焦荧光显微镜能帮助医生确定组织的层状结构和诊断反常皮肤生长,分辨样品的分层结构、各层厚度和各层荧光相关浓度等,这些都是常规方法难以做到的。共焦荧光显微技术和时间分辨荧光法结合,可用于测绘空间分辨荧光光衰变曲线和开展荧光动力学研究;与相关谱技术结合,可测量磷脂系统的扩散速度和表面密度[69],探测表面结合荧光物种的微秒级动力学[70]等。此外,共焦荧光显微镜已应用于从单分子水平上观察和分析DNA—蛋白质复合物[71]。
  全内反射荧光法已成为荧光光谱学在生物化学应用中的重要工具[72-74]。
   单分子检测在化学分析、DNA测序、纳米材料分析、医学诊断、医学分析、单DNA操纵、活细胞分析、分子动力学机理等方面都具有独特的应用价值,对许多科学领域的发展产生了和正在产生着深远的影响。单分子水平上的生物分子研究,揭示了生物大分子的结构和功能,单分子荧光检测尤其在生命科学中具有广阔的应用前景,为生命科学提供了新的研究手段。    在生化、临床医学以及环境分析中,对分析的灵敏度和准确性要求越来越高,甚至要求单分子检测。荧光免疫分析法作为一种广泛采用的生物医学分析技术,同样在不断追求超高灵敏度和操作的自动化,其发展趋势主要表现在以下几方面:(1)高特异性、高亲和性抗原和抗体的制备,这是一切免疫分析特异性和灵敏性的基础。    (2)荧光标记物进一步更新和相应的荧光检测技术提高,如能避开背景荧光的长寿荧光(磷光)标记物,避免生物本底荧光的近红外荧光标记物、上转换荧光标记物等。另外,具有信号放大能力的纳米标记物也是一个重要发展方向。

(3)与高效分离技术相结合,实现荧光免疫分析的快速、自动化和多组分同时测定。
   (4)实际应用中的在线和现场荧光免疫分析。
   (5)免疫芯片的实用化以现实微量多组分的免疫分析。
 导数荧光技术用于蛋白质分析和叶绿素a、b和脱镁叶绿素a、b的定量测定

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