时间分辨荧光微球是一种特殊的功能微球,是内部嵌入稀土离子配合物的聚苯乙烯微球。常用于内部嵌入的稀土离子包括Eu3+、Tb3+、Sm3+、Dy3+等。当这些稀土离子与某些配体如β-二酮、芳香胺等形成配合物时,可以吸收紫外光并发出强烈的特征荧光。 来自稀土离子的荧光。
1. 内部嵌入过程
时间分辨荧光微珠采用荧光染料内包埋工艺,该技术有效防止荧光染料的泄露,保证与生物分子偶联时具有最佳的表面活性,每个微珠内部包埋有无数荧光分子,从而大大提高了荧光强度和分析灵敏度。
2. 稀土离子配体
由于稀土离子本身的发光效率较低,当稀土离子与吸收系数大的配体形成配合物时,配体吸收激光能量,并将能量转移给稀土离子,稀土离子接收到转移的能量后,被激发到共振能级,在从共振能级跃迁回基态的过程中发射荧光,这种发射表现出强烈的稀土离子特征荧光。
稀土离子配合物的发光机理
(S0表示配体的基态,S1表示配体的最低激发单重态,T1表示配体的激发态,En表示稀土离子的激发态。)
基于上述微球结构和发光机理,时间分辨荧光微球与传统荧光微球相比,具有以下特点:
内部嵌入过程:
表面无染料,有利于耦合。
荧光强度:
与常规的红色或绿色荧光微球相比,荧光强度更高。
斯托克斯位移:
与常规荧光微球相比,斯托克斯位移较大(大多在 250nm 以上)。
半衰期:
荧光寿命长,抗干扰能力强。
(时间分辨的荧光寿命通常在100μs以上,比常规荧光微球高几个数量级。这是由于通过稀土配合物中配体的激发态进行能量转移。)
稳定:
与常规荧光相比,稀土离子复合物的稳定性更高,从而导致批次间性能更加一致。
目前最常见的时间分辨荧光微珠内部嵌入稀土元素铕(Eu),广泛应用于即时检测(POCT)荧光定量免疫检测试纸的开发,广泛应用于个人健康管理、临床诊断、传染病疫情检测、现场执法检测(如酒精检测、毒品检测、法医毒理学)和食品安全检测等,利用定量荧光检测仪器可以快速定量检测分析物。