近些年,隨著醫(yī)藥與化學研究的深入,發(fā)光檢測技術(shù)的完善及科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,衍生出通過微處理機自主控制、全自動化反應系統(tǒng)的化學發(fā)光分析儀器,該分析儀器的原理主要依賴于化學發(fā)光分析法。化學發(fā)光(CL)分析法是現(xiàn)今比較流行的一種藥物分析方法,具有線性范圍寬、快速、簡單、靈敏度高的優(yōu)點,十分符合藥物分析的要求。本文將從化學發(fā)光分析法入手,簡明扼要的介紹現(xiàn)階段化學發(fā)光分析在我國藥物分析領(lǐng)域的應用發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】化學發(fā)光;藥物分析;研究進展
1 什么是化學發(fā)光分析
化學發(fā)光,顧名思義就是一種特殊的發(fā)光現(xiàn)象,本質(zhì)是一種光輻射。在化學反應中,參與化學反應的反應物或生成物吸收化學反應所釋放出來的化學能,使自由電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的光輻射?;瘜W發(fā)光分為直接性和間接性化學發(fā)光?;瘜W發(fā)光測定的物質(zhì)有參與化學反應的反應物、生成物,化學反應中的催化劑及偶合反應中的生成物、反應物和催化劑等。當然,化學發(fā)光分析測定的物質(zhì)不僅局限于這三類,還可以通過標記的方式去測定其他物質(zhì)。所以化學發(fā)光分析在藥物分析和測定方面最有重大意義,其優(yōu)點十分顯著:
(1)靈敏度高,對疾病的早期診斷意義重大。據(jù)研究,化學發(fā)光分析的靈敏度可達10-22mol/L,能夠檢查出其他分析方法無法測定的物質(zhì)。
(2)分析速度快速,簡便?;瘜W發(fā)光分析需要的儀器設(shè)備簡單,采取一步式操作,在測定時僅需加入一種試劑即可。并且化學發(fā)光分析速度驚人,最快可達毫秒級別。
(3)化學發(fā)光反應無需任何光源,節(jié)約能耗,減少物資投入。
(4)安全、線性范圍寬。
(5)周期長,化學發(fā)光分析試劑使用周期可達半年到2年之久。
2 化學發(fā)光分析在藥物分析領(lǐng)域的實際應用
近幾年,化學發(fā)光分析的運用有效地推動著我國藥物研究的發(fā)展。首先,由于靈敏度高,能有效地進行痕量分析,在痕量金屬、臨床分析中十分有用。其次,魯米諾(3-氨基鄰苯二甲酰肼)在某些氧化劑作用下產(chǎn)生發(fā)光反應。基于增強、抑制機理有效地檢測出氧化劑、抗生素、催化劑等物質(zhì) ;高錳酸鉀由于具有強氧化性,可以直接或者間接的對待檢測物質(zhì)進行測定;除此之外還有高錳酸鉀-魯米諾、鐵氰化鉀-光澤精反應等組合反應體系,氧化草酸酯、AMPPD等化學反應體系。最后,化學發(fā)光還廣泛運用于其他藥物的測定,比如,用于測定孕酮、激素、多巴酚丁胺、硫酸沙丁胺醇等藥物。
3 藥物分析中幾種比較常用的化學發(fā)光體系
3.1 魯米諾化學發(fā)光體系
其原理基于有機化合物對化學發(fā)光的抑制、增強和偶合機制。例如,魯米諾體系可以通過Vc去抑制Luminol-K3Fe(CN)6化學發(fā)光的原理,建立測定Vc的方法,檢測門限為3.8×10-8mol/L,這個方法可以用來測定藥物和血樣中的Vc含量、維生素。魯米洛可以被諸多氧化劑如氧氣、高錳酸鉀、鐵氰化鉀等氧化產(chǎn)生化學發(fā)光反應。魯米諾除了對物質(zhì)進行測定外,還可以對有機化合物含量進行測定,這對藥物的臨床研究具有十分重要的作用。魯米諾化學分析體系試用的范圍廣、靈敏度高、檢測工序簡單的優(yōu)點,但是魯米諾化學體系測定的藥物種類有限。
3.2 高錳酸鉀化學發(fā)光體系
此體系有兩個機制:一個是誘發(fā)激發(fā)態(tài)的Mn或者Mn的混合物;二是單線態(tài)氧的二分子復合物。眾所周知,高錳酸鉀氧化性極強,可以氧化待測物質(zhì)產(chǎn)生化學發(fā)光進行測定。所以,對于不易與魯米諾和光澤精反應發(fā)光的物質(zhì),可以利用高錳酸鉀進行測定,結(jié)果準確,并且物質(zhì)的濃度越濃,光強越強。但是,在測定物質(zhì)時,高錳酸鉀的用量不好把控,這對高錳酸鉀化學發(fā)光體系的發(fā)展有一定制約作用。
3.3 光澤精化學發(fā)光反應體系
光澤精(N-二甲基二叮淀硝酸鹽)也是一種比較普遍的化學發(fā)光試劑,由熒光劑、草酸醋、H2O2和催化劑這四種化合物構(gòu)成。在堿性條件下,H2O2被氧化為四元環(huán)過氧化物的中間體,然后分解為激發(fā)態(tài),發(fā)出藍綠色的光,最后回到基態(tài)。雖然光澤精發(fā)光反應對實驗環(huán)境要求高、操作繁雜。但由光澤精參與的化學發(fā)光反應,發(fā)光效率高、強度強、靈敏度高。并且,其發(fā)光反應與試劑的種類、含量和性質(zhì)并無關(guān)聯(lián)。
除以上三個化學發(fā)光體系外還有過氧化草酸酯,N-溴代琥珀酰亞胺 , 釘(II)-聯(lián)吡啶配合物等化學發(fā)光體系,這里就不一一贅訴。
4 藥物化學發(fā)光分析的研究進展
20世紀初,部分發(fā)達國家積極著手于化學發(fā)光的研究。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和醫(yī)學儀器的完善,到60年代,化學發(fā)光分析方法得到了很好的發(fā)展和運用。相對而言,我國對化學發(fā)光分析的研究始于80年代初期,短短數(shù)年就取得了豐碩的成果,形成了以魯米諾、光澤精等發(fā)光劑為主的成熟化學發(fā)光體系。如今,化學發(fā)光分析在藥物分析中的運用已逐漸成為研究熱點?;瘜W發(fā)光的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾方面:
(1)擴大化學發(fā)光分析法的應用范圍,不僅局限于金屬痕量、臨床分析、藥物分析、環(huán)境污染等領(lǐng)域,更應向有機化學、材料科學等領(lǐng)域擴展。
(2)充分結(jié)合先進的技術(shù)與方法,將化學與生物、數(shù)學、物理等密切結(jié)合,與傳感技術(shù)、流動性注射技術(shù)等聯(lián)用,優(yōu)化化學發(fā)光方法。
(3)化學發(fā)光分析法越來越受重視,新體系的建立與完善應該得到落實,著力于研究新興的化學放光體系, 有利于科學研究和物體鑒定。
(4)加大化學發(fā)光分析法的研究與實踐,使化學發(fā)光分析法得到普及,更好的運用于實際生產(chǎn)。
(5)國家應該采取措施大力培養(yǎng)化學、醫(yī)藥方面的人才,重視科研投入與人才培養(yǎng)。
(指導老師:張翠央)
參考文獻
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作者簡介
周偉(1994-),男,漢族,湖南省邵陽市人。大學本科學歷。現(xiàn)為邵陽學院2013級生物與化學工程系化學工程與工藝專業(yè)在讀大學本科學生。
作者單位
邵陽學院 湖南省邵陽市 422000