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HTRF技术原理:均相时间分辨荧光与荧光共振能量转移的结合

时间:2025-01-24 11:20:57
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HTRF

HTRF原理

HTRF(均相时间分辨荧光)技术是一种高度灵敏且广泛应用于生命科学研究和药物开发领域的生物分子相互作用检测技术。该技术巧妙地将荧光共振能量转移(FRET)与时间分辨荧光测量的优势相结合,为科学家们提供了一种强有力的手段,用于精确定量分析蛋白质-蛋白质相互作用、酶活性、受体-配体结合等多种复杂的生物分子相互作用。

在HTRF体系中,通常使用两种特殊的荧光染料:供体染料和受体染料。供体染料在受到特定波长的光激发后,会发射出能量,这些能量可以被附近的受体染料吸收并重新发射出不同波长的荧光。这一过程即为荧光共振能量转移(FRET)。而时间分辨荧光测量则通过测量荧光信号随时间的变化,进一步提高了检测的灵敏度和特异性,有效消除了背景荧光的干扰。

通过结合这两种技术,HTRF能够实现对生物分子相互作用的实时、无标记、高通量检测,为科学家们提供了前所未有的研究视角和数据分析手段。在药物筛选、蛋白质功能研究、疾病机制探索等多个方面,HTRF技术都展现出了巨大的潜力和价值。

荧光共振能量转移(FRET)的基本概念与条件

荧光共振能量转移(FRET)是一种物理现象,描述的是当一个荧光分子(通常被称为供体)在受到激发光的照射后,其激发态能量以非辐射的方式转移到另一个荧光分子(即受体)的过程。这种能量转移导致受体分子被激发,随后发出荧光。

FRET现象的发生需要满足一定的条件:首先,供体和受体之间的距离必须在极近的范围内,通常小于10纳米。这是因为FRET是一种短程相互作用,距离过远会导致能量转移的效率显著降低。其次,供体的发射光谱与受体的吸收光谱之间必须存在重叠。这是能量能够有效转移的前提,只有当供体发射的荧光波长与受体能够吸收的波长相匹配时,FRET才能发生。

这些条件共同确保了FRET现象的特异性和敏感性,使其成为研究生物分子间相互作用的有力工具。通过监测FRET信号的变化,科学家们可以深入了解蛋白质、核酸等生物大分子之间的相互作用机制,为生命科学领域的研究提供重要信息。

时间分辨荧光测量的基本概念与优点

时间分辨荧光测量是一种基于镧系元素(如铕Eu³⁺或铽Tb³⁺)长寿命荧光特性的检测技术。这些镧系元素在被激发后,其荧光寿命可以达到毫秒级别,这一特性显著区别于背景荧光的纳秒级寿命。

该技术的优点在于,通过巧妙地设计测量时间窗口,即在激发后的延迟阶段进行测量,可以有效消除短寿命背景荧光的干扰。这是因为背景荧光通常在纳秒级时间内迅速衰减,而镧系元素的荧光则能持续较长时间。因此,在延迟测量时间内,背景荧光的贡献已经微乎其微,而镧系元素的荧光信号仍然显著存在。这种差异使得时间分辨荧光测量能够显著提高检测的信噪比,从而增强测量的准确性和可靠性。

这种技术特别适用于需要高灵敏度、低背景噪声的检测场景,如生物医学研究中的分子标记和成像等。通过利用时间分辨荧光测量的优点,科学家们能够更准确地识别和量化目标分子,为疾病诊断、药物筛选和生命科学研究提供有力支持。

HTRF技术的检测过程与应用优势

检测过程

  1. 激发:采用特定波长的光线来激发作为供体的镧系元素(如铕Eu³⁺或铽Tb³⁺)。

  2. 能量转移:在供体与受体距离足够近(通常小于10纳米)的情况下,会发生荧光共振能量转移(FRET),此时供体的能量将高效地传递给受体。

  3. 延迟测量:设置一个延迟时段(一般为几十至几百微秒),以确保背景荧光在此期间充分衰减,从而减少对测量结果的干扰。

  4. 检测:精确测量受体所发出的荧光信号,此信号强度直接反映了供体与受体间相互作用的程度。

应用

HTRF技术在生命科学研究中展现出广泛的应用潜力,具体包括:

  • 蛋白质-蛋白质相互作用:例如,用于监测抗体与抗原的结合情况,以及细胞内信号传导途径中蛋白质间的相互作用。

  • 酶活性测定:能够精确测量激酶、磷酸酶等多种酶的活性水平。

  • 受体-配体结合:适用于研究G蛋白偶联受体(GPCR)与配体间的结合特性。

  • 药物筛选:在高通量筛选平台中,用于评估潜在药物候选物与靶标的结合能力。

优点

HTRF技术凭借其独特优势,在生物医学研究中占据重要地位:

  • 高灵敏度:得益于时间分辨荧光技术的应用,HTRF技术能够检测到极低浓度的生物分子相互作用。

  • 均相检测:无需复杂的分离步骤,大大简化了实验操作流程。

  • 低背景噪声:采用长寿命荧光标签,有效降低了背景荧光的干扰,显著提高了信噪比。

  • 稳定性:镧系元素具有较长的荧光寿命,确保了HTRF实验结果的稳定性和可靠性。

结论

HTRF技术,作为荧光共振能量转移(FRET)与时间分辨荧光技术的完美结合,为生物分子相互作用的检测开辟了一条高灵敏度、低背景噪声的新途径。在生命科学研究和药物开发领域,这一技术展现出了巨大的应用潜力。特别是在探究蛋白质相互作用、酶活性测定以及药物筛选等关键环节中,HTRF技术以其独特的优势发挥着不可替代的作用。它不仅提高了检测的准确性和可靠性,还为科研人员提供了更加深入、细致的生物学信息,为推动生命科学研究的进步和药物开发的创新做出了重要贡献。

名称 货号 规格
HTRF 96 WELL LOW VOLUME - 1 PLATE 66PL96001 EA
HTRF HUMAN IFN G KIT - 500 PTS 62HIFNGPEG 500Tests
HTRF STREPTAVIDIN-D2 - 1K PTS 610SADLF EA
HTRF HUMAN IL2 KIT - 96 PTS 62HIL02PET 96Tests