生物技術(shù)中的熒光分析

前言

　　在科學(xué)技術(shù)的歷史發(fā)展進(jìn)程中，現(xiàn)在有入認(rèn)為21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì)，也是生物技術(shù)的世紀(jì)。所謂生物技術(shù)，就是“以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用工程學(xué)原理，并遵循生物學(xué)的規(guī)律來設(shè)計(jì)、構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新個(gè)體以及生物制品的一種綜合性技術(shù)系統(tǒng)”（沈桂芳、丁任瑞主編《現(xiàn)代生物技術(shù)與21世紀(jì)農(nóng)業(yè)》）。在構(gòu)建這一綜合性技術(shù)體系中，熒光檢測(cè)技術(shù)起著重要的作用，或者說是生物技術(shù)研究中的重要手段之一?！　晒夥治龇ㄔ且环N已經(jīng)比較成熟的物質(zhì)分析方法。它的技術(shù)基礎(chǔ)是熒光光譜學(xué)。熒光分析法就是對(duì)于某些經(jīng)激發(fā)后能發(fā)生熒光的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，由其經(jīng)激發(fā)發(fā)生的熒光的特性和強(qiáng)度對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性或定量分析。近年來隨著電控微陣列芯片、懸浮式熒光微球、DNA熒光分析技術(shù)等新技術(shù)的迅速發(fā)展，以熒光作標(biāo)記的生物技術(shù)的熒光檢測(cè)技術(shù)，以其檢測(cè)速度快、靈敏度高、消耗樣品量少等特點(diǎn)，廣泛引起人們的重視。　　浙江大學(xué)長(zhǎng)期來一直在光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域開展多方面的教學(xué)和科學(xué)研究工作。自2001年起，浙江大學(xué)國(guó)家光學(xué)儀器工程技術(shù)研究中心以陸祖康教授為學(xué)術(shù)帶頭人，成立了由多位教授、副教授及研究生組成的生物光學(xué)檢測(cè)課題組。他們?cè)趪?guó)家自然科學(xué)基金的資助和支持下，陸續(xù)開展了與熒光檢測(cè)相關(guān)的研究工作，并取得了良好的成績(jī)。　　該課題組的幾位相關(guān)人員，根據(jù)課題組相繼進(jìn)行的生物芯片熒光檢測(cè)、懸浮式生物芯片熒光檢測(cè)、微流通道熒光DNA分析領(lǐng)域的研究工作所得到的成果，加以系統(tǒng)地總結(jié)，以及對(duì)大量有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行匯集、整理，編寫了《生物技術(shù)中的熒光分析》這本書。

內(nèi)容概要

本書通過微陣列生物芯片、懸浮式生物芯片、DNA分析檢測(cè)等研究，對(duì)生物分析中的熒光檢測(cè)進(jìn)行闡述，側(cè)重工程設(shè)計(jì)和儀器實(shí)現(xiàn)，不做嚴(yán)密的敘述和公式推導(dǎo)。內(nèi)容涵蓋相關(guān)領(lǐng)域的基本原理、研究方法、課題方案、技術(shù)路線及性能評(píng)價(jià)等。　　本書既是一部生物分析熒光檢測(cè)方面的專著，也是光學(xué)檢測(cè)、熒光分析方面的參考書，可作為相關(guān)領(lǐng)域科研人員的技術(shù)參考資料和大專院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。

書籍目錄

序前言第1章　熒光分析基礎(chǔ)知識(shí)　1.1　熒光的動(dòng)力學(xué)理論　　1.1.1　分子能級(jí)　　1.1.2　激發(fā)態(tài)和各種弛豫過程　　1.1.3　熒光過程與磷光過程　　1.1.4　熒光的動(dòng)力學(xué)原理　　1.1.5　熒光光譜　　1.1.6　熒光淬滅　　1.1.7　熒光共振能量轉(zhuǎn)移　　1.1.8　雙光子熒光　　1.1.9　熒光的偏振態(tài)　1.2　生物學(xué)中常用的熒光探針　　1.2.1　常用有機(jī)熒光染料　　1.2.2　綠色熒光蛋白　　1.2.3　量子點(diǎn)納米探針　1.3　熒光分析儀器的主要組成　　1.3.1　激發(fā)光源　　1.3.2　熒光濾色片　　1.3.3　探測(cè)器　參考文獻(xiàn)第2章　微陣列生物芯片熒光分析技術(shù)第3章　懸浮式生物芯片熒光分析技術(shù)第4章　DNA電泳熒光分析技術(shù)

章節(jié)摘錄

　　動(dòng)態(tài)淬滅中，激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)與淬滅劑發(fā)生碰撞，碰撞概率與物質(zhì)的擴(kuò)散速度有關(guān)，因此動(dòng)態(tài)淬滅程度與溶液的溫度和黏度有關(guān)，隨著溫度的升高，溶液黏度下降，淬滅現(xiàn)象會(huì)加劇。另外由于動(dòng)態(tài)淬滅是激發(fā)態(tài)熒光物質(zhì)的行為，與基態(tài)物質(zhì)無關(guān)，因此不影響熒光物質(zhì)的吸收光譜。　　靜態(tài)淬滅中，溫度的升高會(huì)降低基態(tài)熒光物質(zhì)與淬滅劑生成的配合物的穩(wěn)定性，使其分解重新產(chǎn)生熒光物質(zhì)，因此靜態(tài)淬滅程度隨溫度的升高而減弱。并且由于基態(tài)復(fù)合物的生成，使熒光物質(zhì)的吸收光譜也發(fā)生變化?！　∫环N特殊的熒光淬滅是光淬滅，又稱為光漂白。熒光產(chǎn)生過程需要熒光分子吸收光能量，當(dāng)激發(fā)光強(qiáng)度過高時(shí)，激發(fā)后的熒光分子造成不可恢復(fù)性的破壞，產(chǎn)生多種光化學(xué)作用，另外，吸收光能后處于激發(fā)態(tài)的分子在光照射下會(huì)加劇與其他分子之間的相互作用，通過碰撞轉(zhuǎn)移能量而失活。光淬滅是一種對(duì)熒光分子的永久破壞行為，被漂白之后的熒光分子通過一定激活過程也可以重新恢復(fù)熒光特性?！　×硗庖环N淬滅是濃度淬滅，這是一種熒光物質(zhì)的自淬滅。在稀溶液的情況下，熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)的濃度成正比，當(dāng)提高熒光物質(zhì)濃度到一定值時(shí)，兩者產(chǎn)生非線性關(guān)系，如果進(jìn)一步提高熒光物質(zhì)的濃度，則熒光強(qiáng)度不僅不隨溶液濃度線性增大，甚至隨著濃度的增加而降低，形成熒光的濃度淬滅。濃度淬滅包括以下幾種過程：一是熒光輻射自吸收，由于熒光物質(zhì)濃度高，熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜與吸收光譜存在一定的重疊，因此一個(gè)激發(fā)態(tài)熒光分子發(fā)射的光子會(huì)立即被臨近的基態(tài)熒光分子吸收，并躍遷為激發(fā)態(tài)，這個(gè)激發(fā)態(tài)的分子再發(fā)射熒光分子但是發(fā)射熒光的量子產(chǎn)率相對(duì)于第一個(gè)熒光分子直接發(fā)射的熒光要小，因此熒光強(qiáng)度下降；二是激發(fā)態(tài)熒光分子與基態(tài)分子形成激發(fā)態(tài)二聚體，這種二聚體不發(fā)熒光，或者發(fā)光特性不同于單體分子，使得熒光分子在其本來的發(fā)射光譜帶的熒光強(qiáng)度下降，這種濃度淬滅通常產(chǎn)生一個(gè)新的熒光譜帶；三是基態(tài)的熒光物質(zhì)分子的締合，這種現(xiàn)象通常存在于具有能形成氫鍵的官能團(tuán)的分子溶于非極性和非氫鍵的溶劑中，形成二聚體或多聚體?！　∧芤馃晒馕镔|(zhì)發(fā)生淬滅的物質(zhì)稱為淬滅劑，如分子氧、鹵素化合物、重金屬等都是常見的熒光淬滅劑。在熒光檢測(cè)中，通常需要減少這些淬滅劑的存在，以提高熒光檢測(cè)的靈敏度。不過，這種淬滅作用可被人們用作淬滅劑本身的檢測(cè)?！　　?/pre>








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