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荧光偏振 (FP)技术的原理及应用

2026-08-26     来源:本站     点击次数:79

1.什么是荧光偏振
Perrin于1926年首先描述了荧光偏振理论,他观察到溶液中的荧光分子在受到偏振光激发时,如果在激发时分子保持静止,该分子将发出固定偏振平面的发射光(发射光仍保持偏振性)。然而,如果溶液中分子发生旋转或翻转,那么发射光的偏振平面将不同于初始激发光的偏振平面(去偏振化)。偏振化程度与荧光分子的运动状态、与其他分子的相互作用、溶液温度、粘度等有关系。

FP 广泛用于监测溶液中的分子的相互作用,并为化合物和靶标的直接或竞争性结合分析提供依据。FP 检测兼容高通量检测,因此特别适合于药物筛选。

荧光偏振原理图

2.为什么荧光分子激发后产生的发射信号会有去偏振的现象呢?
溶液中荧光分子旋转是布朗运动造成的,荧光探针的光偏振程度与布朗运动成反比。因此,FP 受改变分子旋转和随机运动的所有参数的影响,如分子大小、形状(球体旋转更快)、溶剂粘度和温度等。当温度和粘度保持恒定时,分子大小则成为影响 FP 的主要因素。

单独的荧光分子,它的荧光寿命相对旋转时间要大很多,快速旋转将导致信号消偏。反之,当荧光分子结合大分子以后,旋转时间变长。发射光保持和激发光相同的偏振性。偏振水平低表明荧光小分子在样品中自由移动。偏振水平高表明荧光分子附着在较大的分子复合物上。

τ:荧光分子激发后的荧光寿命,一般为ns级别。
θ:分子旋转时间(溶液中分子旋转是由于布朗运动,与分子量、粘度、温度等因素相关)

3.荧光偏振应用
FP 广泛用于检测溶液中大分子和小分子的相互作用,通常是小分子做荧光标记。如:

  • 小分子药物的高通量筛选
  • 抗体与小抗原(表位)的结合
  • 蛋白质-DNA 和蛋白质-RNA 相互作用
  • 酶促反应:底物与酶结合或形成新产物


4.荧光偏振技术对酶标仪的要求
FP对设备有一定的要求,需要偏振器(获得偏振光)和检偏器(检测偏振光)。在FP检测过程中,激发光会经过偏振器,其他方向的光被过滤掉,通过偏振器的光是沿着传播方向的单平面光,即偏振光。

Nivo多功能酶标仪通过偏振器获得线性偏振光

通过检偏器在垂直和水平方向检测偏振发射光光强,从而计算荧光物质发射荧光的偏振值,通过专用软件分析,可对结果进行分析。

荧光偏振值用P表示

其中(I垂直)和(I水平) 表示发射荧光在垂直和水平方向的强度,偏振值一般以mP(毫偏)表示。对于完全偏振光P=1,对于自然光P=0,偏振值可以衡量荧光分子的运动性。

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