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1、荧光偏振技术原理与荧光偏振技术原理与仪器及其应用仪器及其应用1荧光偏振技术原理与仪器及其应用荧光偏振技术原理与仪器及其应用传统荧光偏振技术及发展情况概述1纳米增强荧光偏振一般策略及应用221传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述光的偏振性光的偏振性非偏振光原理图偏振光原理图自然光在各个方向振动是均匀分布的一束光线都在同一方向上振动3荧光偏振荧光偏振（FluorescencePolarization，FP）Polarizedexcitation100%0%0%1926年Perrin首次在研究论文中描述他所观察到的荧光偏振现象荧光偏振现象。u如果被激发的荧光物质处于静止状态静
2、止状态，该物质仍将保持原有激发光的偏振性；u如果被激发的荧光物质处于运运动动状状态态，该物质发出的偏振光将区别于原有激发光的偏振特性，也就是所谓的荧光去偏振现象荧光去偏振现象。1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述4如何衡量：偏振值的定义如何衡量：偏振值的定义P=-+l偏振值一般以偏振值一般以mP（毫偏）来表示毫偏）来表示p对于完全偏振发射，P=1；对于自然光，P=01传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述5偏振值的影响参数偏振值的影响参数偏振值衡量荧光分子的偏振值衡量荧光分子的运动性运动性1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况
3、概述分子的偏振性与分子旋转弛豫时间成比例，分子旋转弛豫时间是分子转过68.5度角时所用的时间；分子旋转弛豫时间与介质黏度、绝对温度、分子体积和分子重量和气体常数有关。6u20世纪50年代Weber进一步拓展了荧光偏振理论并首次将荧光偏振用于生化分析领域。u20世纪80年代，随着荧光探针和荧光偏振分析仪器商业化，荧光偏振技术在生命科学等各个领域扮演越来越重要的角色。1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述71传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述荧光偏振分析的一般步骤荧光偏振分析的一般步骤利用荧光偏振的原理，通过检测荧光素标记的小分子与其它分子相互作用
4、前后分子量的变化，计算水平方向及垂直方向的荧光值作相关分析。如果被检测分子大，激发时运动慢，测得的荧光偏振光值高。如果分子小，分子旋转或翻转速度快，发射光相对于激发光平面将去偏振化，测得的偏振光值低，从而计算出样品的偏振值（偏振值单位mP）。通过专用分析软件，可对检测结果进行分析，判别等工作。荧光偏振技术比研究蛋白质与核酸结合的传统方法具有更多优势(特别是不生成有害的放射性废物)并且检测限更低，可达亚纳摩尔级范围。此外荧光偏振是真正均相的，允许实时检测(动力学检测)，对于浓度变化不敏感，是均相检测形式(中间不含洗涤步骤)的最佳解决方案。荧光偏振技术的优势荧光偏振技术的优势:81传统荧光偏振技术
5、及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述常用的测试仪器及配件常用的测试仪器及配件9国内外研究现状及发展动态分析国内外研究现状及发展动态分析1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述101.荧光偏振免疫分析荧光偏振免疫分析荧光偏振免疫分析法(fluorescencepolarizationimmunoassay，FPIA)是一种定量免疫分析技术。荧光偏振免疫分析原理1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述112.蛋白质蛋白质-核酸相互作用核酸相互作用u核酸适配体(aptamer)是通过SELEX技术筛选得到的能与蛋白质、小分子、金属离子等靶标结合的寡
6、核苷酸序列，由于其易合成和修饰、稳定性好、成本低，已广泛应用于分析应用领域传统分子量依赖性FA用于研究蛋白质-核酸相互作用的原理Biosens.Bioelectron.2012,32,148-154.1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述123.核酸分析核酸分析Chem.Commun.2011,47,3478-3480.改进传统的荧光偏振检测方法，通过引入酶促反应扩增检测信号应用于超灵敏检测特异性DNA的检测。p超灵敏检测超灵敏检测DNA1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述133.核酸分析核酸分析NucleicAcidsRes.2003,31:
7、e70.p实时监测实时监测DNA双链的形成和解链过程双链的形成和解链过程1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述144.水解酶催化反应水解酶催化反应Chem.Rev.2010,110,2685-2708.p实时监测蛋白酶催化过程实时监测蛋白酶催化过程蛋白酶蛋白酶对机体的新陈代谢和生物调控起到非常重要的作用；蛋白酶酶活蛋白酶酶活的评估有助于理解特定的生化途径、开发治疗药物。1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述15Anal.Chem.2009,81,7468-7473.p非竞争法检测小分子化合物非竞争法检测小分子化合物5.小分子分析小分子分析1传统荧
8、光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述空间构象变化16Anal.Bioanal.Chem.2011,401,3229-3234.p磷酸二酯酶磷酸二酯酶I介导的荧光偏振传感平台介导的荧光偏振传感平台5.小分子分析小分子分析1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述17Chem.Commun.2012,48,1000410006.p多元检测方法多元检测方法5.小分子分析小分子分析1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述18传统荧光偏振分析技术面临的挑战：传统荧光偏振分析技术面临的挑战：荧光偏振变化量较小，灵敏度较低荧光偏振变化量较小，灵敏度
9、较低解决的方案解决的方案MAP探针探针(MassAmplifyingProbe)1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述19Anal.Chem.2012,84,5535-5541.小分子检测小分子检测蛋白质增强荧光偏振蛋白质增强荧光偏振1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述凝血酶(thrombin)20离子检测离子检测Analyst,2012,137,2770-2773.特殊结构核酸增强荧光偏振特殊结构核酸增强荧光偏振1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述一.调节机体和细胞的渗透压二.调节体液的酸碱平衡三.参与体内蛋白质和糖
10、类的代谢四.维持正常的神经兴奋性和心肌运动K+的作用的作用21离子和小分子检测离子和小分子检测Chem.Commun.2014,50,2049-2051.特殊结构核酸增强荧光偏振特殊结构核酸增强荧光偏振1传统荧光偏振技术及发展情况概述传统荧光偏振技术及发展情况概述22与蛋白质和核酸相比，纳米材料具有良好的热热稳稳定定性性、更更大大的的质质量量和和体体积积且易易于于合合成成和进行表表面面修修饰饰，因此用纳米材料增强荧光偏振具有潜在的应用价值。纳米材料纳米材料2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用23纳米粒子显著增大了分子相互作用的荧光偏振值变化纳米粒子显著增大了分子相互作
11、用的荧光偏振值变化2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用24Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8386-8389.MAP探针探针2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用252纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用AuNP-DNA SystemDNA-DNA SystemAuNP Enhancement0.2 ppbQuantitative Analysis 汞汞离离子子检检测测荧荧光光偏偏振振探探针针检检测测限限达达到到0.2ppb，比比传传统统荧荧光光偏偏振振方方法法提提高高2个个数数量量级级，检检测测时间
12、只需时间只需20分钟，具有良好的特异性分钟，具有良好的特异性26Anal.Biochem.2010,401,47-52.DNAzyme自组装荧光偏振探针自组装荧光偏振探针MAP探针探针2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用27Chem.Commun.2012,48,7480-7482.纳米二氧化硅颗粒增强荧光偏振探针纳米二氧化硅颗粒增强荧光偏振探针2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用28Chem.Commun.2011,47,4763-4765.核酸酶检测及药物筛选核酸酶检测及药物筛选2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应
13、用29J.Mater.Chem.B,2013,1,2018-2021.T4polynucleotidekinaseactivityandinhibition2纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用302纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用Chem.AsianJ.2014,9,2755-2760.聚乙烯纳米颗粒增强荧光偏振信号放大分析方法聚乙烯纳米颗粒增强荧光偏振信号放大分析方法312纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用u金纳米颗粒、硅纳米颗粒等虽然能有效增强荧光偏振值，但是探针与纳米颗粒需要复杂的共价连接需要复杂的共价连接；
14、u开发一种普适、简单的荧光偏振增强剂仍然是一个重要的任务。322纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米材料的生物功能化方法纳米材料的生物功能化方法p非共价功能化途径静电相互作用-堆积作用范德华力碳基纳米材料：石墨烯，碳纳米管，碳纳米颗粒等ssDNA/dsDNA与碳基纳米材料之间的相互作用差别悬殊与DNA发生-堆积作用与多肽发生-静电作用等332纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用Chem.Commun.2013,49,1942-1944.氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法342纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米
15、增强荧光偏振一般策略及应用“signal-off”“signal-on”Anal.Chem.2013,85,1424-1430.氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法352纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用MaterialsScienceandEngineeringC2014,38,206-211.碳纳米颗粒增强荧光偏振信号分析方法碳纳米颗粒增强荧光偏振信号分析方法362纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用BiosensorsandBioelectronics,2014,54,285-291.碳纳米管增强荧光偏振信号分析方法碳纳米管增强荧光偏振信号分析方法372纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用Chem.AsianJ.2014,9,87-92.碳纳米管增强荧光偏振信号分析方法碳纳米管增强荧光偏振信号分析方法382纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米增强荧光偏振一般策略及应用纳米球形聚电解质刷增强荧光偏振信号分析方法纳米球形聚电解质刷增强荧光偏振信号分析方法ChemBioChem2010,11,494-497.39谢谢 谢！谢！40
