近红外荧光探针在免疫分析中的应用研究进展

胡佳

【摘   要】 近红外荧光探针主要有有机荧光分子、量子点以及稀土配合物和单壁碳纳米管等，具有较强的信噪比以及组织穿透力。本文主要是以有机荧光分子作为侧重点，分析近红外荧光标记探针的性质以及相关的性能，并从国内外相关文献的结论和近红外荧光探针的应用出发，探究免疫分析中近红外荧光探针的应用现状，特别是在临床诊断标准分子免疫中的应用，并展望了近红外荧光探针对免疫层析法的作用。

【关键词】 近红外荧光探针;免疫分析;应用研究进展

[Abstract] Near-infrared fluorescent probes （NIFPs） mainly include organic fluorescent molecules， quantum dots， rare earth complexes and single-walled carbon nanotubes. They have strong signal-to-noise ratio and tissue penetration. In this paper， the properties of near-infrared fluorescent labeled probes and their related properties were analyzed with the focus of organic fluorescent molecules. From the conclusions of related literatures at home and abroad and the application of near-infrared fluorescent probes， the near-infrared fluorescence in immunoassay was explored. The application status of the probe， especially in the clinical diagnostic standard molecular immunization， and the role of the near-infrared fluorescent probe on immunochromatography.

[Keywords] near-infrared fluorescent probe; immunoassay; application research progress

荧光光谱法的灵敏度以及选择性由于传统的发射光光谱位，不仅能获取更加直观和准确的信息，还可以准确地表达各种复杂样品的结构、分布和含量等问题，对于环境污染物分析以及免疫分析而言，能快速获取各项数据信息，对于生物分析和造影而言具有较为广泛的应用前景。现如今，近红外荧光探针（NIFPs）在生命科学领域备受关注，探针能提高组织穿透力，减少对基体损伤，随着化学合成技术的发展，各种新型的荧光材料陆续被应用到各个领域，其无损分析优势在免疫检测受到临床的青睐，现如今不少免疫项目检测都是使用近红外荧光探针，借助荧光光谱法的灵敏度和信息直观性，很多生物体以及组织在可见激光下都会发射荧光，传统可见光区的免疫检测缺乏准确性，但近红外荧光探针的最大吸收波以及发射波长则是在600 ～ 900 nm之间，能避免可见荧光的干扰，提高免疫分析的精准性。

1  近红外荧光探针

近红外荧光探针主要包括有机荧光分子、量子点以及稀土配合物和单壁碳纳米管这四种，本文重点分析的是有机荧光分子在免疫分析中的应用进展，故而着重介绍近红外荧光染料。近红外荧光染料现如今正在推陈出新，不少新型NIFPs材料随着化学合成技术的进步不断挖掘出来，但传统有机荧光染料依旧是近红外荧光探针的主要材料，例如罗丹明等呫吨类有机染料，依旧活跃在近红外荧光探针应用领域。由于菁染料的生物相容性最佳，因此在免疫分析和生物组织检测与造影中备受重用。从国内外最新的进展来看，最新的近红外荧光染料是Zhao 和 Carreira合成的一种具有较强的越光物理性状的氮杂氟硼二吡咯（ aza-BODIPY ），这种染料不仅具有出色的光学性质且物理特性突出。此外，借助DOFLA技术，Lee 等通过技术改进和衍生一共获取了四十多种新型物化形状突出的NIFPs材料，其中最为优秀的是AZA396，比对传统的 BodipyFl 荧光染料，其水溶性以及量子产率更高，且光稳定性显著优于传统的荧光。目前，前沿领域对近红外荧光探针的研究，除却推出新材料以外，还有则是不断地改进各种荧光染料的关键性状，进而更好地实现免疫分析，很多研究都是以改进染料水溶性展开，以期改进染料和染料结合物的聚集，例如在芳香环上连接磺酸盐基团可有效改进NIFPs材料的水溶性，Amersham 生物科学公司新推出的近红外有机分子 Cy5.5 和 Cy7 均是采用磺酸盐吲哚菁染料结构，而理想的水溶性则是将疏水染料包裹在亲水磷脂单层中，从而提高染料的荧光强度，从强度进行痕量靶标分析物的测定，从而不断地挖掘高效信号，以此扩增分析内容，收集更多的数据。例如，用纳米颗粒包裹荧光染料，能形成更高强度的近红外纳米微粒探针，有利于提高近红外荧光染料的荧光强度，就像利用亲水性多聚体包裹 Cy5.5 能优化染料的生物相容性一样，依据Kim 等的实验结果，新型的NIFPs材料突破以往的影像学和生物分析作用，能实时监控细胞的凋亡，获取凋亡早期细胞结构，依据影像学判断细胞的生存周期。

2  近红外荧光探针在免疫分析中的应用研究进展

传统的胶体金以及酶的颜色信号标记探针的灵敏度有限，以往的电化学信号生成型探针价格昂贵且操作繁琐，难以进一步实现活检，荧光探针取而代之成为现下最为流行的信号分子，在免疫分析中具有较强的应用前景。环境污染物分析中，有机溴除草剂中包含氰戊菊酯，可以防治杂草和害虫，但其残留时间和迁移能力较强，对地下水和土壤的污染不容小觑，两种农药的检测若是采用常规的仪器法，不仅要耗费较长的时间，且提取程序复杂、仪器昂贵，对专业分析人员要求很高，因此无法在现场进行快速检测，但是依据Wengatz对土壤和地下水系统分析要求的探究，成功开发一种基于近红外光菁染料标记的免疫测定法，具有和ELISA相当的检测灵敏度，能进行定量分析，为农药残留环境监测提供了新的途径。

比对在环境污染物中的分析，其实NIFPs材料更多的应用在医学诊疗的标志分子免疫监测中，现如今NIFPs材料已经被成功应用到临床免疫检测中，实现了免疫微量滴定板和光纤免疫传感器等等，具有多种免疫分析模式，能进行关键蛋白质的检测。从上世纪九十年代开始，NIFPs 材料就被应用于免疫检测中，利用包被抗原的聚乙烯微孔滴定板采用NIR染料标记抗体的荧光检测能进行人免疫球蛋白的定量测定。后续研究中则是采用水溶性更加出色的 NIR 染料代替了Dye1 ，利用荧光光纤免疫传感器的感应端通过痕量特异性抗原进行免疫识别和捕获，测定人的IgG并且可以將灵敏度提高一个数量级，可见荧光光纤免疫传感器体系和ELISA 技术具有相同的检测灵敏度，但其低成本以及时间短等则是ELISA 技术无法比拟的。现如今， Silva等开发出一种以近红外染料 Cy5为基础的光学免疫传感器，这种传感器可以测定绵羊的 Brucella sp. 疾病感染情况，对血清中的 Brucella sp.抗体进行定量分析，还能依据Cy5在游离抗原以及抗体中电泳行为差异，能对人唾液进行 IgA 的毛细管电泳免疫检测。

3  结语

综上所述，比对传统荧光光谱的紫外以及可见光区的标记探针，近红外荧光探针的波长在650～1100 nm之间，不仅避开了生物激光可见光的荧光反应，且信噪比较强能够保证检测的灵敏度，在免疫分析中能避免背景荧光的干扰，所以基于 NIFPs 标记的检测能依据散光强度和波长的关系，使得位于长波区的NIFPs不受干扰。NIFPs材料具有较强的生物组织穿透力和无损检测优势，对免疫分析而言是不可多得的检测工具。

参考文献：

[1] 谢雪钦，杨向莹，高静，梁爽，康西西，张岩，王小晋，许美玲，王静，张捷. 近红外荧光探针及其在免疫分析中的应用[J]. 食品与生物技术学报，2015，34（03）：225-231.

[2]蔡忠，李婷，陈烨，徐敬根，闫凌丽. 靶向EGFR分子的荧光探针设计及其对非小细胞肺癌体内外检测功能的研究[J].标记免疫分析与临床，2018，25（01）：39-43.