化学发光分析新进展
吴风武 何治柯 罗庆尧 曾云鹗
Recent Development of Chemiluminescence Analysis
WU Feng-wu, HE Zhi-ke, LUO Qing-yao, ZENG Yun-e
(Chemistry and Environmental Sciences College, Wuhan University, Wuhan 430072, China)
表1 无机阳离子的化学发光分析
Table 1 Chemiluminescence analysis of inorganic cation
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
Ag(Ⅰ) | 杯芳烃-H2O2 | 0.074mg/L | 0.08~7mg/L | 25 |
Ag(Ⅰ) | phen-K4Fe(CN)6鲁米诺-Cu(Ⅱ) | 4ng/L | 10ng/L~0.1mg/L | 30 |
As(Ⅲ) | 鲁米诺-H2O2-Cr(Ⅲ) | 0.03μg/L | 0.10~1.0×104μg/L | 31 |
Al(Ⅲ),Zn(Ⅱ), Cd(Ⅱ),In(Ⅲ) | 8-羟基喹啉配合物-TCPO | 20×10-9,30×10-9, 70×10-9,70×10-9; HPLC-CL0.2,0.6,3, 3ng | 0.05×10-6~5×10-6 | 26 |
Co(Ⅱ) | 2,6,7-三羟基-9-(4′-氯苯基)- 3-荧光酮-H2O2-CTAB | 0.07μg/L | 32 | |
Cr(Ⅲ) | 催化鲁米诺-H2O2,FIA | 0.01μg/L | 33 | |
Cr(Ⅲ),Zn(Ⅱ) | 鲁米诺和N-4-氨基丁基-N-乙基 异鲁米诺-H2O2 | 15amol,2fmol | 34 | |
Cu(Ⅱ) | 鲁米诺-Cu(Ⅱ)-CN- | 0.02μg/L | 0.04~40μg/L | 35 |
Fe(Ⅱ) | 邻菲咯啉-KIO4-鲁米诺-Fe(Ⅱ) | 3×10-6mg/L | 1×10-4~10mg/L | 36 |
Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ) | 鲁米诺-H2O2,Fe(Ⅱ)催化 | 4×10-7g/L | 1×10-6~1×10-3g/L | 28 |
Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ) | 鲁米诺-H2O2,8-羟基喹啉萃取 | 5μg/L | 10~500μg/L | 37 |
V(Ⅳ),Fe(Ⅱ) | 光泽精 | 0.7,0.8μg/L | 0.02~20mmol | 10 |
Ga(Ⅲ) | Ga(Ⅲ)置换Fe(Ⅱ)-EDTA,Fe(Ⅱ) -鲁米诺-溶解氧 | 7×10-6g/L | 1×10-6~1×10-4 mol/L | 29 |
Mn(Ⅱ) | 高锰酸钾氧化双乙酰 | 6.0×10-8mol/L | 1.0×10-4~8.0×10-7 mol/L | 38 |
Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ) | 茜素紫-CTAB-FIA | 0.5~12g/L,7~140 μg/L | 39 | |
Sb(Ⅲ) | Sb(Ⅲ)诱导Cr(Ⅵ)氧化I-,I2氧化鲁米诺 | 1×10-7g/L | 1×10-6~1×10-2g/L | 27 |
Si | 硅钼酸-磷钼酸 | 20μg/L | 0.1~10mg/L | 40 |
Tl(Ⅰ) | Tl(Ⅰ)-Cr(Ⅵ)-KI-鲁米诺 | 0.6μg/L | 0.001~1mg/L | 41 |
V(Ⅴ) | 鲁米诺-Fe(CN)4-6 | 5.4μg/L | 0.01~10mg/L | 42 |
2.1.2无机阴离子及化合物的分析采用化学发光法测定其它无机化合物的报道也比较多(表2),例如采用O3将NO氧化为激发态NO2*测定NO[43]。吴风武等[44]采用Ru(bipy)2+3-KBrO3化学发光体系分析SO23及SO2取得满意结果。 表 2 无机阴离子及化合物的化学发光分析 |
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
ClO- | 鲁米诺-ClO- | 8.0μg/L | 0.01~40mg/L | 45 |
CO2 | 鲁米诺-酞花青-Co(Ⅱ) | 1.5×10-6 | ~800×10-6 | 46 |
CN- | 硫氰酸酶鲁米诺-H2O2 | 12nmol | 120nmol~3.8μmol | 47 |
I2 | 鲁米诺-K2Cr2O7 | 5mg/L | 10μg/L | 48 |
过一硫酸盐 | 9,10-二甲基吖啶甲基硫酸盐 | 14~350μg/L | 13 | |
过二硫酸盐 | 30~280μg/L | |||
SO2-3 | SO2-3氧化酶-鲁米诺-过氧化物酶 | 0.3nmol/L | 3nmol/L~1mol/L | 49 |
H2O2 | KMnO4-OP,FIA | 6nmol | 0.01~60mol | 50 |
H2O2 | 2-(4-肼基羰基苯基)-4,5-二苯基咪唑,1,1′-草酰咪唑-TCPO | 10fmol | 5nmol~0.5mmol | 51 |
过氧化氢是一种常用的氧化剂,化学发光测定H2O2以及由此而间接测定其它物质的报道相当普遍,特别是在生物酶反应体系。例如:硫氰酸酶可催化氰化物与硫代硫酸盐反应生成亚硫酸盐,后者与亚硫酸盐氧化酶作用生成硫酸盐及H2O2,再由鲁米诺化学发光检测H2O2,由此可制成新型氰化物化学发光生物传感器[47]等。该法可使一些生物酶反应通过化学发光法来检测,不但简单方便,而且灵敏度高。 2.2有机化合物的分析 2.2.1有机酸的分析常见的抗坏血酸的化学发光分析均利用其还原性,选用不同的氧化剂、发光试剂进行静态或FIA测定。检出限最低可达10-9mol/L。段更利等[52]将荧光试剂衍生化后的脂肪酸用高效液相色谱分离,化学发光检测分析脂肪酸。在TCPO-H2O2-咪唑化学发光体系的最佳化条件下,测得脂肪酸C16、C18、C20的检出限分别为12、18、44fmol。 氨基酸的分析通常采用液相色谱分离,柱前或柱后衍生,紫外或荧光检测法来分析。化学发光亦常被采用。Skotty等[53]用丹磺酰氯先将氨基酸衍生化,然后用HPLC分离,用电致化学发光来测定6种氨基酸。并将加在流动相中与通常的柱后反应相比,其发光强度更高(表3)。 表 3 有机酸的化学发光分析 |
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
抗坏血酸 | Fe3+-光泽精-Brij35,FIA | 2nmol/L | 0.2~60μmol/L | 11 |
抗坏血酸 | Fe2+-鲁米诺-O2 | 20pg/L | 1~1000μg/L | 54 |
抗坏血酸 | Ru(bipy)2+3-Ce(Ⅳ) | 16nmol/L | 0.034~26μmol/L | 55 |
抗坏血酸 | KMnO4,FIA | 0.5~1000μmol/L | 56 | |
饱和脂肪酸 | TCPO-H2O2-咪唑 | 12,18,44fmol | 52 | |
C16,C18,C20 | ||||
α-酮酸 | 氨基吡嗪 | 24pmol | 50μmol/L | 57 |
尿酸 | 鲁米诺-K7Cu(IO6)2-KOH | 7.2×10-6g/L | 2×10-5~1×10-3g/L | 58 |
水杨酸,二氟 | CTAB-铽-水杨酸-EDTA | 7μg/L | 0.027~27.5mg/L | 59 |
苯水杨酸 | 6μg/L | 0.021~25.0mg/L | ||
D-丙氨酸 | 固定化酶的化学发光 | 1.8×10-5g/L | 8×10-5~1.4×10-3g/L | 60 |
丹磺酰谷氨酸 | HPLC-Ru(bipy)2+3-ECL 流动相中及柱后加Ru(bipy)32+ | 柱前0.1μmol/L 柱后0.2μmol/L | 100μmol/L 100μmol/L | 53 |
赖氨酸 | 安培法(Amp),H2O2-鲁米诺 | 5μmol(Amp), 0.035μmol(CL) | 0.01~0.16mmol(Amp), 0.205~27.5mol(CL) | 61 |
巯丙酰甘氨酸 | 喹啉-Ce(Ⅳ) | 0.34μmol | 1~400μmol | 62 |
2.2.2有机碱的分析Knight等[63]对叔胺类的电致化学发光分析作了评述。其他有机碱类的分析见表4。 表 4 有机碱的化学发光分析 |
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
三甲胺 | 次氯酸钠,荧光黄 | 0.01~2.5μmol | 67 | |
肼 | N-溴代琥珀酰亚胺 | 5.0×10-7mol/L | 1.0×10-6~5.0×10-5mol/L | 68 |
异烟肼 | 鲁米诺-Mn(Ⅱ)-KIO4 | 3×10-5g/L | 1.0×10-4~1.0×10-2g/L | 69 |
可待因 | Ru(bipy)2+-PbO2 | 5nmol | 0.01~1μmol | 70 |
吗啡 | KMnO4,多聚磷酸钠 | 0.005%~0.12% | 71 | |
吗啡,可待因,O3单 乙酰吗啡,海洛因 | HPLC,多聚磷酸- KMnO4 | 1.0×10-13g/L, 1.0×10-9g/L, 1.0×10-11g/L, 1.0×10-10μg/L | 65 | |
多巴胺,肾上腺素, 异丙肾上腺素 | 鲁米诺-H2O2 | 4,20,20μg/L 4×10-5~2×10-3g/L 4×10-5~2×10-3g/L | 1×10-5~1×10-3g/L | 72 |
马钱子碱,士的宁, 麻黄碱,伪麻黄碱 | KMnO4-H+-还原剂 | 1.0×10-7g/L 1.0×10-5g/L 1.0×10-2g/L | 64 | |
乙酰胆碱,胆碱 | 酶,鲁米诺-H2O2,FIA | 10-6mol/L | 73 | |
丙三醇-3-磷酸盐, 磷酸甘油胆碱 | 鲁米诺-Co(Ⅱ) | 0.5,1μmol | 15~70,20~100μmol | 74 |
乙酰胆碱,胆碱 | 固化酶,鲁米诺-H2O2, FIA | 600,500fmol | 1pmol/L~1nmol/L, 1pmol/L~10nmol/L | 75 |
骆驼蓬灵,骆驼蓬酚, 哈尔明,哈尔酚,哈尔满 | 双(2,4-二硝基苯基)草酸酯 | 0.25,0.3,35,85,93 μg/L | 1~150,0.1~35,0.3~40μg/L | 66 |
次黄嘌呤 | H2O2-鲁米诺 | 10nmol | 10μmol~1mmol | 76 |
腺嘌呤 | 烷基乙二醛,NaOH | 1.0×10-8mol | 1.0×10-7~1.0×10-2mol | 77 |
卟啉 | H2O2-DNPO,FIA | 1000mg/L | 78 | |
吲哚,色氨酸 | 电致化学发光 | 0.1~80,0.1~8.4μmol | 79 | |
5-羟基色胺,5-羟色 | KMnO4 | 2×10-9,3×10-9 | 1×10-8~1×10-6mol/L | 80 |
胺酸,5-羟基吲哚- 3-乙酸 | 1.5×10-8mol/L |
表 5 药物的化学发光分析
Table 5 Chemiluminescence analysis of pharmaceuticals
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
硝普钠 | 鲁米诺-H2O2 | 2×10-7~1×10-4mol/L | 81 | |
四环素(TC) | KMnO4-OP | TC,氧化TC,氯化TC, 0.4,0.52,0.6mg/L | 1~1000mg/L | 85 |
潘生丁 | 次氯酸钠-潘生丁 | 1.1×10-5g/L | 1×10-2~1×10-5g/L | 82 |
青霉胺 | Ce(Ⅳ)-喹啉 | 15pmol/L | 2~200μmol/L | 83 |
青霉素G,双氯青霉 素等 | KO2-18-冠(醚)-6-乙氰 | 0.01~0.1,0.2~1g/L | 88 | |
VB6 | 鲁米诺-H2O2-KSCN- CuSO4-NaOH | 0.5~2μmol | 89 | |
VB12 | 酸化释出Co(Ⅱ)催化 鲁米诺-H2O2 | 3.5×10-4mg/L | 1×10-3~10mg/L | 90 |
丙咪嗪,氯丙嗪 | KMnO4 | 50,20μmol | 84 | |
布比卡因,普鲁卡因, 阿美索卡因,丙胺卡因, 利诺卡因 | 5×10-8mol/L布比卡因, 普鲁卡因,5×10-8mol/L 利诺卡因 | 0~5×10-6mol/L | 91 |
2.2.4其它有机化合物的分析Evmiridis等[93]详细研究了MnO-4,IO-4,OCl-,Ce(Ⅳ)及H2O2等5种氧化剂氧化焦没食子酸的发光特性及动力学影响,给出了测定氧化剂的分析参数及测定焦没食子酸的分析参数,其检出限为1.0×10-4mol/L。Townshend等[94]研究了以甲酸为辅助还原剂,某些含氮亲核试剂的氧化发光,如苯肼、肟、羟胺在罗丹明B-KMnO4体系中的氧化发光。他们还研究了2,4-二硝基苯肼的化学发光特性[95],并将其用于测定羰基化合物[96]以及脂氧合酶对亚油酸的变质的影响。其他有机物的化学发光分析见表6。 表 6 其它有机物的化学发光分析 |
被测物 | 体系 | 检出限 | 线性范围 | 文献 |
葡萄糖 | 鲁米诺-H2O2 | 0.02~0.16mmol(Amp) 0.056~1.1mol(CL) | 61 | |
乳糖,蔗糖,甘露 糖醇,丙三醇,Vc | Mn(Ⅱ)-KMnO4 | 10-4~0.1mol | 92 | |
D-葡萄糖 | 鲁米诺-固化酶反应器 | 15μmol | 30~600μmol | 97 |
葡萄糖(G),青霉素(P) | 鲁米诺-H2O2,鲁米诺-I2 | G:0.1~7,P:0.1~1.8g/L | 98 | |
二甲硫(DMS) | F2-DMS | 4×10-12 | 99 | |
乙醇 | 醇氧化酶-鲁米诺-H2O2,FIA | 3~340μmol/L | 100 | |
丙三醇 | 固化丙三醇脱氢酶/NADH氧化酶,鲁米诺-Fe(CN)3-6 | 7.0×10-8mol/L | 3.0×10-7~3.0×10-4mol/L | 101 |
苯甲醛 | 没食子酸(Ga)-H2O2-NaOH | 4.4×10-6mol/L | 2×10-5~0.1mol/L | 102 |
焦没食子酸 | Cr(Ⅲ),CH2O,H2O2,FIA | 6×10-9mol/L | ~1×10-4mol/L | 24 |
焦没食子酸 | N-溴代琥珀酰亚胺 | 2×10-7mol/L | 5×10-7~3×10-5mol/L | 103 |
没食子酸 | KMnO4 | 0.86μmol | 0.25~25μmol | 104 |
苯并[k]荧蒽,苯并 [a]芘, | DNPO-H2O2 | 25,1.7,0.6 (PMT),79,60,6(CCD) | 1~100,0~50,0~20(PMT),0~1000,0~100,0~100(CCD) | 105 |
HRPVI-A | 鲁米诺-H2O2-4-碘苯基硼酸 | 509amol | 100~3500amol | 106 |
HRP | 鲁米诺-H2O2-四苯基硼酸钠 | 60fmol | 0.12~1pmol | 107 |
磷酯酶D | FIA-CL | 108 | ||
碱性磷酸酶 | 光泽精,FIA | 1pmol | 4~50pmo | l2 |
胆固醇 | 固化酶,H2O2-鲁米诺,FIA | 0.1mg/L | 100~600mg/L | 109 |
血红素蛋白 | CE,鲁米诺-H2O2 | 10-10mol/L | 110 |
2.3生物活性物质的分析 酶及抗原、抗体等生物活性物质的化学发光分析的报道逐年增多,文献[1]在这方面作了详细介绍。王鹏等[111]对近年来免疫电化学发光作了评述。张文艳等[107]发现了四苯基硼酸钠对辣根过氧化物酶(HRP)催化鲁米诺氧化发光具有增强作用,以此测定了HRP。Lin等[12]以磷酸皮质醇-21为基质,在CTAB存在下光泽精化学发光流动注射测定碱性磷酸酶。Brown等[112]用苯氧取代吖啶酯作为葡萄糖氧化酶活性的长寿命的发光指示剂检测促甲状腺激素(TSH)。Forest等[113]将Ru(bipy)2+3作为电致化学发光标记物用在Beohringer Mannheim Elecsys2010免疫分析仪上,并作了评价。夹心酶标法试验第一次加入被分析物,生物素标记的抗体及电致化学发光标记物形成夹心复合物,通过第二次加样加入的包被有链霉亲和素的磁珠将其固化到电极上,用于6种生物活性物质的免疫分析,如:甲状腺刺激激素(thyroid stimulating hormone)、游离甲状腺素、肌钙蛋白、人绒毛膜促性腺素(HCG)、癌胚抗原(CEA)、前列腺特异性抗原(PSA)等。表6列出了一些化学发光法在生化及免疫分析中的应用。 生化免疫分析中化学发光分析应用,除具有发光分析的高灵敏度、分析快速外,还具有特异性强、无放射性、毒性低、稳定性良好等优点。其线性范围宽,应用范围广,为临床诊断及科研提供了一种超微量的非同位素检测手段。其发展趋势在于合成新的发光标记物,优化标记技术及分析方法,为生命科学的发展提供一种先进的检测手段。 3展望 化学发光分析法的应用领域不断扩大,合成新的发光试剂,建立新的发光体系,与其它技术联用是其发展趋势。由过去的直接发光分析到与FIA、HPLC、CE等联用,克服了选择性差的弱点,达到灵敏、准确的分析目的。它在食品、环境、生物、医学等领域都得到了广泛的应用。特别是将化学发光分析与生化、免疫分析相结合,为其在生物、医学领域的应用开拓了更广阔的应用前景。因此化学发光分析是一种大有发展前途的分析技术。 作者简介:吴风武(1963-), 男, 湖北鄂州人, 副主任技师, 博士, 现在武汉市卫生防疫站工作; 何治柯, 联系人. 作者单位:吴风武(武汉大学化学与环境科学学院,湖北武汉430072) 何治柯(武汉大学化学与环境科学学院,湖北武汉430072) 罗庆尧(武汉大学化学与环境科学学院,湖北武汉430072) 曾云鹗(武汉大学化学与环境科学学院,湖北武汉430072) |