在现代药物研发的初始阶段,研究人员需从海量化合物中筛选出具有潜在生物活性的“苗头化合物”,这对筛选技术的高效性和可靠性提出了极高要求。随着对放射性废弃物处理的严格要求,非放射性的荧光分析技术凭借其高灵敏度、高安全性、操作简单便捷以及适用于高通量筛选等优势,成为药物研发的核心技术。航鑫光电自主研发的荧光量子效率测量仪系统JY - QEY6500 - PL(也可称荧光效率检测系统、荧光效率测定仪、绝对量子效率测量仪、荧光量子点效率检测仪),正是这一领域的杰出代表,为药物研发提供了精准且高效的工具。
荧光现象属于光物理过程。荧光团或荧光素物质受特定波长激发光照射,分子吸收光能跃迁至激发态,因激发态不稳定,会迅速释放能量回到基态,发射荧光是能量释放方式之一。激发光与发射光的能量差体现为波长差异,即斯托克斯位移,是荧光检测的重要的条件。借助光学滤光片,可分离激发光与发射光,实现荧光信号精确测量。荧光产生瞬间完成,辐射停止后,物质荧光发射在纳秒量级内几乎立马停止。通过检验测试荧光强度随时间变化,可对生物过程进行实时、动态监测和量化。
荧光强度分析是相对简单的检测系统,通过荧光信号强弱变化检测生物反应过程和受试化合物活性。该系统包含两类基本类型,核心是将酶活性转化为可测量的荧光变化。荧光水平增长检测:以蛋白酶或激酶等酶类将非荧光底物转化为荧光产物为例,如底物AMC与多肽相连时无荧光,蛋白酶切割释放游离AMC后,在380nm光激发下产生460nm蓝色荧光。抑制酶活性的化合物会减缓荧光产物形成速率,通过绘制剂量 - 反应曲线可计算IC₅₀值,评估化合物效力。
FP技术基于光的偏振特性,检测荧光分子发射光子的偏振方向是否改变,间接获取分子在溶液中的旋转速度信息,进而反映分子大小。该技术原理源于1808年马卢斯发现的偏振光概念,后经佩兰、魏格特、韦伯和丹得利克等人的理论和实验研究及仪器开发,应用于现代药物高通量筛选。
在实际应用中,FP技术大范围的使用在生物分子相互作用检测。如蛋白酶抑制剂筛选中,通过监测偏振值变化速率量化抑制剂活性;与抗体技术结合,可检测蛋白激酶活性。
FRET技术基于非辐射性能量转移原理,当供体和受体荧光分子距离足够近且光谱重叠时,激发态供体将能量转移到受体,导致受体发射荧光,供体荧光淬灭。该技术对分子间距离变化敏感,适用于研究生物分子相互作用、构象变化和切割过程。
FRET技术在HIV蛋白酶抑制剂发现、膜电位和离子通道研究、细胞生物学研究等方面有重要应用。但该技术数据分析存在挑战,受试化合物和细胞自身因素会干扰检测结果。
TRFRET技术引入长荧光寿命的镧系元素作为供体,利用背景荧光与镧系元素荧光寿命的时间差,在背景荧光衰减后测量信号,几乎完全消除背景荧光干扰,获得高信噪比。该技术应用模式与FRET类似,可用于激酶活性检测和细胞内信号通路研究。
Alpha技术基于化学发光的均相检测,核心是供体珠和受体珠。供体珠在光照下将氧气转化为单线态氧,受体珠含化学发光剂。单线态氧扩散距离短,只有生物相互作用使两珠靠近时,才会触发化学发光反应。该技术灵敏度较高、动态范围宽,适合复杂样本检测,大范围的应用于蛋白 - 蛋白相互作用、GPCR信号等研究。
细胞内钙离子在众多生命过程中起核心作用,监测细胞内Ca²⁺浓度变化是药物筛选重要方法。钙敏感性荧光染料法:如Fluo - 3、Fluo - 4等染料与Ca²⁺结合后荧光增强,可实时捕获GPCR激活引起的钙流信号。但该方法存在染料毒性、化合物干扰和光漂白等问题。水母发光蛋白生物发光检测法:水母发光蛋白在Ca²⁺结合时催化腔肠素氧化发光,无需激发光,避免光背景和染料干扰,灵敏度较高。但需要基因操作,且部分化合物会产生假阴性结果。
航鑫光电的荧光量子效率测量仪系统JY - QEY6500 - PL(荧光效率检测系统、荧光效率测定仪、绝对量子效率测量仪、荧光量子点效率检测仪),大多数都用在材料荧光量子效率测量,可进行绝对量子产率、色度测量及光致发光谱记录。该系统除部分操作外,其他测量可在软件界面完成,实现自动化测量,具有结构相对比较简单、操作便捷的特点。
与传统荧光光谱仪相比,JY - QEY6500 - PL型量子效率测量仪测量稳定、快速、可靠,体积小、使用起来更便捷,为高校和科研单位提供了低成本荧光探测和量子效率测量解决方案,能满足药物研发、材料科学等多领域科研需求,可与多种荧光分析技术结合,为药物研发提供准确、高效的检测数据。
综上所述,荧光分析技术为药物研发提供了多样化的筛选工具,每种技术各有优劣。航鑫光电的JY - QEY6500 - PL荧光量子效率测量仪系统凭借其卓越性能,在荧光分析领域将发挥及其重要的作用,助力科研人员在药物研发中精准筛选化合物。
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