在現(xiàn)代分析化學(xué)中，原子熒光光度計（Atomic Fluorescence Spectrometer, AFS）作為一種重要的儀器，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、食品安全、臨床診斷以及材料分析等領(lǐng)域。

原子熒光光度計的基本原理

原子熒光光度計是一種基于原子光譜分析的儀器，主要用于定量分析金屬元素的微量含量。其基本原理是：通過激發(fā)待測元素的原子，使其從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，隨后原子通過輻射方式返回到基態(tài)，從而釋放出特定波長的熒光。原子熒光光度計通過測量這些熒光信號的強度，來確定樣品中元素的濃度。

與傳統(tǒng)的原子吸收光譜（AAS）相比，原子熒光光度計的靈敏度更高，能夠檢測極低濃度的元素，尤其在重金屬分析中具有顯著優(yōu)勢。例如，它能精確檢測水體、土壤、空氣中微量的鉛、汞、砷等有害金屬元素，因此成為環(huán)境監(jiān)測和污染檢測領(lǐng)域的重要儀器。

原子熒光光度計的核心技術(shù)

原子熒光光度計的核心技術(shù)之一是“光源”和“探測器”的設(shè)計。常見的光源有電熱原子化爐和氬氣火焰，而探測器通常采用光電倍增管（PMT）或光譜儀，來捕捉熒光信號。設(shè)備內(nèi)部的激發(fā)光源通過產(chǎn)生紫外線或可見光來激發(fā)樣品中的元素原子，而熒光信號的強度則由光電倍增管進行檢測并轉(zhuǎn)化為電子信號。

原子熒光光度計的靈敏度和精度也受到其樣品前處理技術(shù)的影響，通常需要配備高效的樣品前處理設(shè)備，如原子吸收光譜分析的火焰原子化器、石墨爐等。合理的實驗室環(huán)境控制，如溫度、濕度以及氣流，也會直接影響到儀器的性能和檢測結(jié)果。

原子熒光光度計的應(yīng)用領(lǐng)域

原子熒光光度計的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，主要包括：

環(huán)境監(jiān)測：廣泛應(yīng)用于水質(zhì)、土壤、空氣中重金屬的檢測。例如，通過檢測水中的鉛、鎘、汞等金屬元素含量，幫助判斷水體是否符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

食品安全：用于檢測食品中的有害金屬元素，如鉛、砷等，確保食品的安全性。

臨床診斷：在臨床醫(yī)學(xué)中，原子熒光光度計用于檢測人體血液、尿液中的微量元素，如鉛、汞、砷等，幫助醫(yī)生進行早期診斷。

材料分析：在材料科學(xué)中，原子熒光光度計用于研究合金、金屬材料中的微量元素，保證材料的質(zhì)量和性能。

礦產(chǎn)資源勘探：用于礦產(chǎn)中的金屬元素分析，幫助評估礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟價值。

原子熒光光度計的外觀設(shè)計

原子熒光光度計的外觀設(shè)計通常以功能性為主，儀器的操作界面包括顯示屏、控制按鈕和取樣裝置。大多數(shù)現(xiàn)代設(shè)備具備簡潔易懂的操作界面，方便用戶進行儀器設(shè)定、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出。

了解原子熒光光度計的特點對于從事分析化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測以及材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究人員至關(guān)重要。原子熒光光度計（Atomic Fluorescence Spectrometer，簡稱AFS）是一種高靈敏度的元素分析儀器，主要用于檢測痕量元素，尤其是重金屬的含量。本文將詳細介紹原子熒光光度計的主要特點，幫助讀者全面了解其應(yīng)用原理、優(yōu)勢以及適用場景。

原子熒光光度計的核心特點之一是其高靈敏度。相較于傳統(tǒng)的光譜分析方法，AFS在檢測極低濃度元素時具有顯著的優(yōu)勢。通過激發(fā)原子發(fā)射熒光并測量其強度，AFS能夠精確地分析各種樣品中的微量元素，尤其是在環(huán)境監(jiān)測中對水質(zhì)、空氣及土壤的分析中發(fā)揮了重要作用。其能夠達到的檢測限可達到ppb（十億分之一）甚至ppt（萬億分之一）級別，滿足高要求的分析任務(wù)。

原子熒光光度計具有較好的選擇性，尤其適用于某些特定元素的分析。例如，原子熒光光度計在測量汞、鉛、砷、硒等元素時顯示出更高的選擇性和準(zhǔn)確性。這使得AFS在環(huán)境污染物監(jiān)測、食品安全檢測以及臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面，展現(xiàn)了不可替代的優(yōu)勢。相比之下，其他光譜分析儀器往往難以在復(fù)雜的樣品基質(zhì)中提供如此精確的測量結(jié)果。

原子熒光光度計的操作簡便性也是其顯著特點之一?，F(xiàn)代的AFS儀器通常配備有自動化控制系統(tǒng)，使得樣品分析過程更加高效和準(zhǔn)確。操作人員僅需進行簡單的樣品準(zhǔn)備與設(shè)置，儀器即可完成從激發(fā)到檢測的全過程。這一特點大大提升了實驗室的工作效率，降低了人為操作誤差的風(fēng)險。

原子熒光光度計在使用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)高度的靈活性。其能夠與其他分析技術(shù)如電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）和氣相色譜（GC）結(jié)合，實現(xiàn)多元素和多組分的聯(lián)合檢測。這種多功能性的拓展，使得AFS能夠更廣泛地應(yīng)用于復(fù)雜樣品分析，從而提供更加全面的研究數(shù)據(jù)。

原子熒光光度計憑借其高靈敏度、高選擇性、簡便的操作性以及靈活的多功能性，成為了分析領(lǐng)域中的一項重要工具。無論是在環(huán)境保護、食品安全還是生物醫(yī)藥研究方面，AFS都展現(xiàn)出了不可忽視的價值。在未來，隨著技術(shù)的不斷進步，原子熒光光度計的性能將進一步提升，應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣泛。

光譜分析技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)

生物大分子藥物目前主要包括治 療性蛋白藥物與核酸藥物等，隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，生物大分子已被普遍用以治 療腫瘤、本身免疫系統(tǒng)疾病和遺傳代謝病等多種疾病。生物治 療藥物在臨床和商業(yè)上的成功引起了行業(yè)內(nèi)對其開發(fā)的日益重視，需要高質(zhì)量的生物分析來支持這些藥物的開發(fā)。

與常規(guī)藥物一樣，評估大分子藥物的安全性和有效性需要徹底了解其藥代動力學(xué)（PK）、藥效學(xué)（PD）、毒代動力學(xué)（TK）以及免疫原性等特征。在藥物與機體相互作用中，PK是研究機體對藥物的處置作用，而PD和TK是分別研究藥物對機體有益/有害的效應(yīng)。PD/PK和PK/TK的相互關(guān)系是藥物藥理學(xué)評價的核心。FDA、NMPA等監(jiān)管機構(gòu)要求藥物進入臨床前必須證明其有效性和安全性，臨床前和臨床研究均需要研究藥物的PK，同時FDA建議對免疫原性風(fēng)險檢測最 好在IND階段和臨床I期開展。因此，建立好的PD/PK/TK等生物分析方案對于大分子藥物的臨床前及臨床分析評價極為重要。

與小分子藥物相比，大分子藥物具有分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、細胞外基質(zhì)不容易透過、使用量低、身體易溶解等特性，其生物分析充滿挑戰(zhàn)。

生物大分子藥物與傳統(tǒng)小分子藥物的藥代動力學(xué)

特征比較（藥學(xué)進展 ，2018年8期 ）

傳統(tǒng)的生物分析方法通常依賴于基于小分子檢測的液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)和基于生物制劑的配體結(jié)合分析（ligand-binding assay，LBA)），目前這兩種方法也用于抗體等生物藥的生物分析中。在現(xiàn)在的創(chuàng)新藥物中，還有mRNA、病毒載體、細胞治 療產(chǎn)品等，這些藥物本質(zhì)上并非蛋白質(zhì)藥物，因此qPCR、流式細胞術(shù)、成像技術(shù)等手段也越來越多地用于生物藥的生物分析中。

01、基于配體結(jié)合分析

生物分析中基于配體結(jié)合分析LBA是一種常用的分析工具，用于根據(jù)與其他生物分子的相互結(jié)合作用（binding interaction），定量測定生物分子（目標(biāo)分析物，Analyte）在生物體液中的濃度，主要包括酶聯(lián)免疫(ELISA)等。

目前ELISA是生物制藥行業(yè)使用最廣泛的配體結(jié)合式（LBA）檢測平臺，它一直以來都是蛋白質(zhì)定量分析最常用的技術(shù)，現(xiàn)在大多數(shù)生物標(biāo)志物的商業(yè)檢測試劑盒都是基于ELISA的。這項技術(shù)對于某些臨床前生物分析的應(yīng)用仍然很有吸引力，比如血清單克隆抗體的PK。但是ELISA操作復(fù)雜、測試運行時間長，采用自動化平臺可縮短分析人員操作的時間， 提高工作效率。

丹納赫生命科學(xué)旗下貝克曼庫爾特的Biomek i7自動化工作站結(jié)合美谷分子儀器的SpectraMax i3 多功能酶標(biāo)儀，可以自動化地對樣本進行高通量的ELISA操作，大大避免實驗誤差及重復(fù)的人工勞動。

自動化工作站進行ELISA實驗流程

自動化工作站進行ELISA實驗的結(jié)果

02、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測系統(tǒng)LC-MS/MS

與LBA 相比，LC-MS/MS 在生物分析中的優(yōu)勢在于可以提供快速的方法開發(fā)和驗證、高特異性和高重現(xiàn)性，還可以實現(xiàn)多種分析物同時定量。另外，LC-MS/MS 方法也更容易在不同的分析物類別和基質(zhì)之間轉(zhuǎn)移。但是靈敏度、樣品制備、方法開發(fā)和定量準(zhǔn)確度相關(guān)的難題也亟需解決。

丹納赫生命科學(xué)旗下SCIEX開發(fā)了一種通用的混合LBA和LC-MS/MS兩種技術(shù)的工作流程，該工作流程結(jié)合了這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，可用于蛋白質(zhì)藥物的PK分析。該方法檢測阿達木單抗在小鼠血漿中的濃度，先用磁珠方法進行免疫親和性樣品的制備，然后將阿巴利單抗標(biāo)準(zhǔn)品進行消化后進入TripleTOF? MS系統(tǒng)進行肽圖譜分析，用以選擇蛋白質(zhì)定量的特征性肽段。在QTRAP 6500+系統(tǒng)進行定量分析后，50 到 10000 ng/mL 的線性關(guān)系可達0.99763，定量限為50 ng/mL。

LC-MS/MS方法的前處理流程

阿達木單抗的提取離子色譜圖   

SCIEX QTRAP? 6500+ 系統(tǒng)

03、qPCR技術(shù)

qPCR法是常用的分析核酸藥物表達量的一種方法，其定量下限可以達到pg/mL甚至fg/mL，這可以極大增強藥物在體內(nèi)暴露的檢測時間。此外，RT-qPCR使用的樣本量極少，只需要幾微升血漿樣本或1毫克組織即可滿足分析需求，減少了對珍貴樣本的使用，而且能夠使用384孔板實現(xiàn)對樣本的高通量分析。然而獲得信號特異、低背景的qPCR結(jié)果也非易事，丹納赫生命科學(xué)旗下IDT埃德特的雙淬滅熒光探針，在靠近報告基團9bp左右的位置增加一個中間淬滅基團，為FRET作用中提供了一個能量的“中轉(zhuǎn)站”，拉近了能量傳遞中每個基團間的距離，從而提高了熒光淬滅率降低了背景信號。

IDT 雙淬滅熒光探針示意圖

（藍色序列片段即為雙淬滅熒光探針）

在過去20年中，新型治 療方式的出現(xiàn)改變了生物分析領(lǐng)域的現(xiàn)狀，導(dǎo)致了一系列技術(shù)的發(fā)展和成熟。在發(fā)現(xiàn)階段以及藥物開發(fā)的臨床前和臨床階段，健全的生物分析方法非常重要，這將有助于開發(fā)更安全、更有效的藥物，同時減少開發(fā)的時間和成本。丹納赫生命科學(xué)一系列先進的生物分析工具和方法能夠有效幫助應(yīng)對創(chuàng)新藥物復(fù)雜結(jié)構(gòu)和不同作用機制對PK、PD和免疫原性評估提出的重大挑戰(zhàn)。