熒光偏振技術(shù)原理

1、.1熒光偏振技術(shù)原理與熒光偏振技術(shù)原理與儀器及其應(yīng)用儀器及其應(yīng)用.2熒光偏振技術(shù)原理與儀器及其應(yīng)用熒光偏振技術(shù)原理與儀器及其應(yīng)用傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述1納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用2.31 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述光的偏振性光的偏振性非偏振光原理圖偏振光原理圖自然光在各個(gè)方向振動(dòng)是均勻分布的一束光線都在同一方向上振動(dòng).4熒光偏振熒光偏振（Fluorescence Polarization，F(xiàn)P）Polarized excitation100%0%0%1926年P(guān)errin首次在研究論文中描述他所觀察到的熒光偏振現(xiàn)象熒光偏振現(xiàn)象。u 如果被激發(fā)的熒光

2、物質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)，該物質(zhì)仍將保持原有激發(fā)光的偏振性；u 如果被激發(fā)的熒光物質(zhì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該物質(zhì)發(fā)出的偏振光將區(qū)別于原有激發(fā)光的偏振特性，也就是所謂的熒光去偏振現(xiàn)象熒光去偏振現(xiàn)象。1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.5如何衡量：偏振值的定義如何衡量：偏振值的定義P =-+l偏振值一般以偏振值一般以mP（毫偏）來(lái)表示毫偏）來(lái)表示p 對(duì)于完全偏振發(fā)射，P = 1；對(duì)于自然光，P = 01 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.6偏振值的影響參數(shù)偏振值的影響參數(shù)偏振值衡量熒光分子的偏振值衡量熒光分子的運(yùn)動(dòng)性運(yùn)動(dòng)性)1)(311(3

3、110VRTPP1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述 分子的偏振性與分子旋轉(zhuǎn)弛豫時(shí)間成比例，分子旋轉(zhuǎn)弛豫時(shí)間是分子轉(zhuǎn)過(guò)68.5度角時(shí)所用的時(shí)間； 分子旋轉(zhuǎn)弛豫時(shí)間與介質(zhì)黏度、絕對(duì)溫度、分子體積和分子重量和氣體常數(shù)有關(guān)。.7u 20世紀(jì)50年代Weber進(jìn)一步拓展了熒光偏振理論并首次將熒光偏振用于生化分析領(lǐng)域。u 20世紀(jì)80年代，隨著熒光探針和熒光偏振分析儀器商業(yè)化，熒光偏振技術(shù)在生命科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.81 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述熒光偏振分析的一

4、般步驟熒光偏振分析的一般步驟利用熒光偏振的原理，通過(guò)檢測(cè)熒光素標(biāo)記的小分子與其它分子相互作用前后分子量的變化，計(jì)算水平方向及垂直方向的熒光值作相關(guān)分析。如果被檢測(cè)分子大，激發(fā)時(shí)運(yùn)動(dòng)慢，測(cè)得的熒光偏振光值高。如果分子小，分子旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)速度快，發(fā)射光相對(duì)于激發(fā)光平面將去偏振化，測(cè)得的偏振光值低，從而計(jì)算出樣品的偏振值（偏振值單位 mP）。通過(guò)專用分析軟件，可對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，判別等工作。 熒光偏振技術(shù)比研究蛋白質(zhì)與核酸結(jié)合的傳統(tǒng)方法具有更多優(yōu)勢(shì) (特別是不生成有害的放射性廢物) 并且檢測(cè)限更低，可達(dá)亞納摩爾級(jí)范圍。此外熒光偏振是真正均相的，允許實(shí)時(shí)檢測(cè) (動(dòng)力學(xué)檢測(cè))，對(duì)于濃度變化不敏感，是均相

5、檢測(cè)形式 (中間不含洗滌步驟 ) 的最佳解決方案。熒光偏振技術(shù)的優(yōu)勢(shì)熒光偏振技術(shù)的優(yōu)勢(shì):.91 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述常用的測(cè)試儀器及配件常用的測(cè)試儀器及配件.10國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.111. 熒光偏振免疫分析熒光偏振免疫分析 熒光偏振免疫分析法 (fluorescence polarization immunoassay，F(xiàn)PIA) 是一種定量免疫分析技術(shù)。熒光偏振免疫分析原理1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.122. 蛋

6、白質(zhì)蛋白質(zhì)-核酸相互作用核酸相互作用u 核酸適配體 (aptamer) 是通過(guò)SELEX技術(shù)篩選得到的能與蛋白質(zhì)、小分子、金屬離子等靶標(biāo)結(jié)合的寡核苷酸序列，由于其易合成和修飾、穩(wěn)定性好、成本低，已廣泛應(yīng)用于分析應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)分子量依賴性FA用于研究蛋白質(zhì)-核酸相互作用的原理Biosens. Bioelectron. 2012, 32, 148-154.1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.133. 核酸分析核酸分析Chem. Commun. 2011, 47, 3478-3480. 改進(jìn)傳統(tǒng)的熒光偏振檢測(cè)方法，通過(guò)引入酶促反應(yīng)擴(kuò)增檢測(cè)信號(hào)應(yīng)用于超靈敏檢測(cè)特異性DNA的

7、檢測(cè)。p 超靈敏檢測(cè)超靈敏檢測(cè)DNA1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.143. 核酸分析核酸分析Nucleic Acids Res. 2003, 31: e70.p 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)DNA雙鏈的形成和解鏈過(guò)程雙鏈的形成和解鏈過(guò)程1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.154. 水解酶催化反應(yīng)水解酶催化反應(yīng)Chem. Rev. 2010, 110, 2685-2708.p 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蛋白酶催化過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蛋白酶催化過(guò)程蛋白酶蛋白酶對(duì)機(jī)體的新陳代謝和生物調(diào)控起到非常重要的作用；蛋白酶酶活蛋白酶酶活的評(píng)估有助于理解特定的生化途徑、開(kāi)發(fā)治療藥物。

8、1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.16Anal. Chem. 2009, 81, 7468-7473.p 非競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)小分子化合物非競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)小分子化合物5. 小分子分析小分子分析1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述空間構(gòu)象變化.17Anal. Bioanal. Chem. 2011, 401, 3229-3234.p 磷酸二酯酶磷酸二酯酶I介導(dǎo)的熒光偏振傳感平臺(tái)介導(dǎo)的熒光偏振傳感平臺(tái)5. 小分子分析小分子分析1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.18Chem. Commun. 2012, 48, 1000

9、410006.p 多元檢測(cè)方法多元檢測(cè)方法5. 小分子分析小分子分析1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.19傳統(tǒng)熒光偏振分析技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)熒光偏振分析技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)：解決的方案解決的方案)1)(311(3110VRTPPMAP探針探針 (Mass Amplifying Probe)1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.20Anal. Chem. 2012, 84, 5535-5541. 小分子檢測(cè)小分子檢測(cè)蛋白質(zhì)增強(qiáng)熒光偏振蛋白質(zhì)增強(qiáng)熒光偏振1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述凝血酶 (thrombin

10、).21 離子檢測(cè)離子檢測(cè)Analyst, 2012, 137, 2770-2773.特殊結(jié)構(gòu)核酸增強(qiáng)熒光偏振特殊結(jié)構(gòu)核酸增強(qiáng)熒光偏振1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述一. 調(diào)節(jié)機(jī)體和細(xì)胞的滲透壓二. 調(diào)節(jié)體液的酸堿平衡三. 參與體內(nèi)蛋白質(zhì)和糖類的代謝四. 維持正常的神經(jīng)興奮性和心肌運(yùn)動(dòng)K+的作用的作用.22 離子和小分子檢測(cè)離子和小分子檢測(cè)Chem. Commun. 2014,50, 2049-2051.特殊結(jié)構(gòu)核酸增強(qiáng)熒光偏振特殊結(jié)構(gòu)核酸增強(qiáng)熒光偏振1 傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述傳統(tǒng)熒光偏振技術(shù)及發(fā)展情況概述.23 與蛋白質(zhì)和核酸相比，納米材料具有良好的熱

11、穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性、更大的質(zhì)量更大的質(zhì)量和體積和體積且易于合成易于合成和進(jìn)行表面修飾表面修飾，因此用納米材料增強(qiáng)熒光偏振具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。納米材料納米材料2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.24納米粒子顯著增大了分子相互作用的熒光偏振值變化納米粒子顯著增大了分子相互作用的熒光偏振值變化2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.25Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8386-8389.MAP探針探針2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.262 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏

12、振一般策略及應(yīng)用AuNP-DNA SystemDNA-DNA SystemAuNP Enhancement0.2 ppbQuantitative Analysis 汞離子檢測(cè)熒光偏振探針檢測(cè)限達(dá)到汞離子檢測(cè)熒光偏振探針檢測(cè)限達(dá)到0.2 ppb，比傳統(tǒng)熒光偏振方法提高，比傳統(tǒng)熒光偏振方法提高2個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)時(shí)間只需時(shí)間只需20分鐘，具有良好的特異性分鐘，具有良好的特異性.27Anal. Biochem. 2010, 401, 47-52.DNAzyme自組裝熒光偏振探針自組裝熒光偏振探針MAP探針探針2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.28Chem.

13、Commun. 2012, 48, 7480-7482.納米二氧化硅顆粒增強(qiáng)熒光偏振探針納米二氧化硅顆粒增強(qiáng)熒光偏振探針2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.29Chem. Commun. 2011, 47, 4763-4765.核酸酶檢測(cè)及藥物篩選核酸酶檢測(cè)及藥物篩選2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用.30J. Mater. Chem. B, 2013, 1, 2018-2021.T4 polynucleotide kinase activity and inhibition2 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及

14、應(yīng)用.312 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用Chem. Asian J. 2014, 9, 2755-2760.聚乙烯納米顆粒增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)放大分析方法聚乙烯納米顆粒增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)放大分析方法.322 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用u 金納米顆粒、硅納米顆粒等雖然能有效增強(qiáng)熒光偏振值，但是探針與納米顆粒需要復(fù)雜的共價(jià)連接需要復(fù)雜的共價(jià)連接；u 開(kāi)發(fā)一種普適、簡(jiǎn)單的熒光偏振增強(qiáng)劑仍然是一個(gè)重要的任務(wù)。.332 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米材料的生物功能化方法納米材料的生物功能化方法p 非共價(jià)功能化

15、途徑靜電相互作用-堆積作用范德華力碳基納米材料：石墨烯，碳納米管，碳納米顆粒等ssDNA/dsDNA與碳基納米材料之間的相互作用差別懸殊與DNA發(fā)生-堆積作用與多肽發(fā)生-靜電作用等.342 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用Chem. Commun. 2013, 49, 1942-1944.氧化石墨烯增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法氧化石墨烯增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法.352 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用“signal-off”“signal-on”Anal. Chem. 2013, 85, 1424-1430.氧化石墨烯增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法氧化石墨烯增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法.362 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用 Materials Science and Engineering C 2014, 38, 206-211.碳納米顆粒增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法碳納米顆粒增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法.372 納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用納米增強(qiáng)熒光偏振一般策略及應(yīng)用Biosensors and Bioelectronics, 2014, 54, 285-291.碳納米管增強(qiáng)熒光偏振信號(hào)分析方法碳納米管增強(qiáng)熒光偏