马雪雪
云南师范大学商学院 650106 云南昆明
摘要：电化学发光免疫技术是将高灵敏度的电化学发光和高特异性的免疫反应相结合的一种交叉学科研究的成果。电化学发光主要应用在免疫系统、生物酶等方面的研究，而电化学发光免疫传感器在临床领域中有较明显的成果。因此，本文将从电化学发光免疫传感器的研究和应用现状两个方面，对电化学发光免疫传感器进行进一步的研究，尤其在医学方面能够有更多突破，实现在更多领域中的应用。
关键词：电化学发光；免疫传感器；研究；应用现状；
一、电化学发光免疫传感器的概念
（一）电化学发光的概念
电化学发光即电致化学发光，是一种通过在电极上施加一定电压，用来引发物质在电极表面进行电化学反应，反应产生的能量激发发光物质由基态迁移到激发态，处于激发态的物质不稳定会返回基态，在这一过程中会伴随光信号产生，产生光信号后通过光/电转换器，将光信号转换成电信号，来实现对目标物的检测。ECL分析法不仅具有仪器简单，灵敏度高，还具有试剂用量少、时空可控性强等优点，现阶段，电化学发光技术已广泛应用于免疫分析、生物分子和其他生物分子检测中。
（二）免疫传感器的概念
免疫传感器是一种将高特异性的免疫反应和高超的物理转换器结合起来的一种分析类器件。由于免疫反应具有强的特异性，加之物理转换器的高的灵敏度，使得免疫传感器也成为一种有效检测样品的方法，受到人们的热切关注。目前，免疫传感器也已经广泛地应用于临床医学检测等领域。
（三）电化学发光免疫传感器的概念
电化学发光免疫传感器是一种将电化学发光与免疫传感器结合起来的一种具有很高免疫特性的一种装置。利用电化学发光的高灵敏度的传感技术，再结合特异性免疫反应，最终可以达到一种对临床中微量物质进行定量的检测。
二、电化学发光免疫传感器的研究及应用
电化学发光免疫传感器是将抗体或者抗原通过一定方式负载在电极上作为识别探针，当抗体与抗原发生特异性反应后，其产生的复合物与电化学发光信号之间建立一定关系，然后通过光电转换器，将光信号转换成电信号，从而对目标物进行检测。
按照是否有标记物参与，可分为标记型和免标记型；标记型免疫传感器指在进行实验过程中，由于抗体与抗原反应后无法检测出信号而使用一种具有可发光的物质作为标记物，当免疫反应后，可根据复合物与标记物之间数量关系，进而对目标物进行检测的一种方法。免标记型免疫传感器是将抗体或者抗原直接固定在传感器上，其原理是抗体与抗原结合后，理化性质会发生变化，通过这一变化俩进行检测，具体机理是蛋白质不导电，会阻碍界面上电子传输和电化学活性分子的扩散，通过这一特性可对目标物进行检测。
按照发光物质种类可分为联吡啶钌电化学发光免疫传感器、鲁米诺电化学发光免疫传感器、纳米材料电化学发光免疫传感器。
联吡啶钌电化学发光免疫传感器在现阶段也得到快速的发展，应用范围最广，而且由于联吡啶钌是一种无机物质，在无机物质体系中最具代表的一种体系，该物质在水溶液中具有良好的电化学可逆性和稳定性，可被固定在电极上循环使用，而且能够简化仪器装置，节约试剂，提高效率。另外，由于有众多的物质可以与联吡啶钌产生电化学发光反应，因此联吡啶钌电化学发光反应常常与其他分离技术结合来达到对单一目标物质的检测。比如，可以与毛细管电泳、芯片电泳等，这些联用分析的技术成为近年来研究最多的分离技术。
鲁米诺电化学发光免疫传感器是一种以鲁米诺为发光物质而进行的一种免疫传感器。鲁米诺也称发光氨，是一种酰肼类化合物，虽然在十九世纪中期就被合成发现，但直到1929年才发现它具有较强的电化学发光性能，才开始对鲁米诺发光体系进行研究。鲁米诺在一定条件下可以被氧化从而形成强烈的蓝色荧光，因此在电化学发光中具有很广泛应用。鲁米诺电化学发光免疫传感器常被用于检验血清，由于血液中血红蛋白可以携带氧气发生氧气传输，且血红蛋白中含有铁元素，在过氧化氢的催化作用下可以释放氧气。这时，鲁米诺与血红素的结合发生氧化反应产生荧光。因此，以鲁米诺为发光物质体系的免疫传感器在血液检测中非常多，而且该方法非常灵敏，具有很高的检测限。尤其在刑侦案件中的运用很广泛。
纳米材料电化学发光免疫传感器按照使用的纳米材料不同分为纳米颗粒电化学发光免疫传感器、碳纳米管电化学发光免疫传感器、量子点电化学发光免疫传感器。纳米颗粒电化学发光免疫传感器主要是由于纳米颗粒表面易于修饰和功能化，具有很好的光学、电学及电化学性质。刚开始使用的纳米颗粒主要是硅纳米颗粒，将其固定在氧化锡电极上，然后分别在阴极阳极进行电位扫描，研究硅纳米颗粒的电化学行为。随后，Dong等用循环伏安法研究金纳米颗粒在不同电极上的发光情况。由于金纳米颗粒具有高扩散系数和高密度性，而且还可以催化并促进氧化反应，因此在临床血清样品检测中具有很好的应用前景。碳纳米管电化学发光免疫传感器是使用碳纳米管作为基质，由于碳纳米管具有金属或半导体性质的纳米材料，其表面积很大，化学性质比较稳定，在目前应用中也比较广泛。量子点电化学发光免疫传感器使用的是量子点，量子点是准零级的纳米材料，由少量的原子组成。目前，研究者也找到一种高校的方法，即用适宜的配体或受体通过化学修饰方式固定在量子点表面，形成一种新型纳米混合材料，使其作为光传感器中特殊敏感物质，用于目标物质的检测。
电化学发光免疫传感器在19世纪80年代开始，经历近三十年的研究发展,目前在实验室分析研究及临床医学等方面都取得了很大的研究成效。未来，对电化学发光免疫传感器的研究可能从以下几个方面来进行技术更新，展开研究：(1)从发光材料上更新，开发更高效的发光试剂，比如半导体纳米材料类的物质作为发光试剂，由于半导体纳米颗粒可应用在光电子系统或作为微型电子设备的一部分，为免疫传感器的集成化、微型化打下亢实的基础，再结合微流控芯片分析，可能会在临床疾病标志物实验中，实现快速分析；(2)开拓多通道电化学发光免疫传感器，因为电化学发光具有很宽的电压检测范围，且不同物质有不同的发光电压，很好实现两种及其多种信号物电化学发光信号的同步检测；(3)多种设备的联合，比如将电致化学发光与可视化分析技术(比如电子扫描显微镜等)结合起来，实现对免疫物质的可视化分析，这些装置的结合可以用于对生物分子的检测，将对分子水平上的生物研究有很大的意义，加快化学研究与生物领域的相结合，技术的提升将对临床医学方面有很大的作用，也会对我们人类的健康起到监测的作用。
结束语
近年来，电化学发光免疫分析技术成为在分析领域中研究的热点。人们可通过扫描电化学显微镜将电化学发光可视化，另外通过酶促等方式加快电化学发光检测的速度，这些方法都有可能产生一种基于实验室基础上的具有高灵敏度的电化学发光检测方法。电化学发光免疫传感器可以为临床诊断和科学研究提供一种免疫检测的手段，使其在生物领域具有很广泛的应用前景。另外，量子点、碳纳米管、纳米颗粒的使用，也为开发新型的电化学免疫传感器提供了新思路，成为生物传感器领域研究的方向。
参考文献：
[1] 杨博凯，刘金龙，电化学发光免疫传感器研究[J].山东工业技术.2018.21.120
[2] 马雪雪，基于鲁米诺电化学发光的谷氨酸脱羧酶抗体免疫传感器研究[D].苏州大学，2018.
[3] 王捷，基于纳米材料的电化学发光免疫传感器.[J].免疫杂志 2011第27卷 第1期.