将高特异性的免疫反应和高灵敏的化学发光技术结合而发展起来的化学发光免疫分析,具有灵敏度高、选择性高、成本低廉、环境友好等优点,在临床诊断、生物分析、环境监控、食品安全等领域应用广泛。与传统的单组分免疫分析方法相比,基于传感器阵列而建立起来的空间分辨多组分免疫分析方法具有更高的检测通量和分析性能,将其与纳米材料的信号放大技术或DNA信号放大技术相结合,可实现高通量和超高灵敏度的完美统一。利用化学发光成像检测器,可同时检测多组分低含量的肿瘤标志物,对于癌症的早期筛查和诊断意义重大。除了多组分、高灵敏度之外,减少操作步骤、快速简单检测,也是免疫分析长期以来追求的目标。本论文围绕多组分化学发光成像、高灵敏免疫分析与简单快速生物分析新方法的建立,开展了以下几个方面的研究工作：1、多组分肿瘤标志物的化学发光图像免疫检测及癌症筛查应用以可抛式免疫传感器为基底和金纳米粒子负载辣根过氧化物酶(HRP)标记抗体发展了一种可同时检测四种不同肿瘤标志物的高灵敏化学发光图像免疫分析方法,并将其用于癌症的初步筛查。该传感器阵列以丝网印刷技术在硅烷化载玻片上印刷了4×12的阵列,通过载玻片上的环氧基固定带有氨基的捕获抗体,制得免疫传感器。通过夹心免疫分析模式,免疫传感器上捕获的大量HRP可以催化鲁米诺-过氧化氢化学发光体系,实现酶催化的信号放大,再以电感耦合CCD进行化学发光成像。利用甲胎蛋白(AFP)、糖类蛋白125(CA 125)、糖类蛋白153(CA 153)和癌胚胎抗原(CEA)作为模型分析物,该方法可实现对这四种不同肿瘤标志物的同时测定,得到较宽的检测范围,检测限分别低达7×10-6 ng/mL、 1.7×10-5 U/mL、8.6×10-6 U/mL和1.6×10-5 ng/mL.该免疫传感阵列具有良好的稳定性和重复性。将该方法用于临床样品分析,测定结果与参考值吻合,用于不同癌症的筛查,准确性良好,说明该方法在临床分析和癌症的初步筛查中具有极好的应用前景。2、多层DNA酶金纳米探针用于高灵敏化学发光图像免疫分析用多层DNA酶金纳米探针发展了一种高灵敏的化学发光图像免疫分析方法,用于多种肿瘤标志物的同时检测。由于富含G序列的DNA结构(G4 DNA)结合血红素(hemin)之后形成DNA酶可作为HRP的模拟酶催化化学发光,设计了一条含有多段重复G4序列的长链DNA作为信号DNA,将其与一条生物素化的更长链的生物素化DNA组装在金纳米粒子的表面,与hemin反应后形成多层的DNA酶,利用该纳米探针在可抛式4×12免疫传感器阵列上实现了多组分高灵敏检测。该免疫传感器阵列通过在丝网印刷载玻片上包被抗体制备而得,在传感器形成包被抗体/抗原/生物素化标记抗体的夹心免疫复合物后,利用生物素-亲和素的相互作与制得的纳米探针连接,加入化学发光底物后,多层DNA酶可催化鲁米诺-过氧化氢的化学发光。多层DNA酶和生物素-亲和素系统可在夹心免疫分析中实现对检测信号的双重放大。同时,多层DNA酶金纳米探针可作为检测四种不同肿瘤标志物的通用信标,简化了信号标记物的制备。以AFP、p-人绒毛膜促性腺激素(β-hCG)、CA125、CEA作为模型分析物,使用该免疫传感器阵列和信号标记物建立起来的多组分免疫分析方法可在5个数量级线性范围内实现对四种肿瘤标志物的高灵敏检测,检测限分别低达2.7×10-5 ng/mL、1.1 ×1O-5IU/L、1.7×10-5 U/mL和2.0×10-5 ng/mL。将该方法用作血清样品中分析物测定,结果与参考值非常吻合,在临床领域和生物分析中具有较好的应用前景。3、基于邻位杂交信号开关的均相化学发光生物分析结合靶诱导的邻位杂交和内切酶循环放大策略,发展了一种简单便捷、高灵敏、普适性强的均相化学发光生物分析方法。在目标蛋白质存在时,会产生邻位诱导效应,借助两条辅助DNA和一对抗体-DNA偶联物形成邻位复合物。该复合物能够打开发卡结构的分子信标,产生化学发光。邻位杂交复合物与分子信标形成的双链结构能被限制性内切酶识别,从而可通过限制性内切酶进行第二轮剪切,如此循环放大化学发光信号,实现对目标蛋白质的高灵敏定量分析。该免疫分析方法实现了蛋白质的快速、高灵敏、一步化检测,操作简单,对CEA的检测限低至24 pg/mL。该分析方法同样适用于检测DNA、凝血酶等蛋白,具有非常好的普适性。由于一步法操作简单、无需基底和冲洗步骤,而又兼具高灵敏度、高准确性、普适性,在生物分析将有广泛应用。4、靶诱导生成DNA酶及其化学发光图像生物分析将邻位诱导效应引入化学发光成像分析,结合可抛式4×12免疫传感器阵列,发展了一种靶诱导原位生成DNA酶的化学发光成像分析方法,实现了对肿瘤标志物和凝血酶的简单、高灵敏检测。免疫传感器阵列通过在醛基修饰的可抛式芯片上共价固定捕获抗体制得。该方法由一对亲和探针构成,这对亲和探针可以是抗体,也可以是适配体,它们各自包含了G-四链体的部分序列,目标蛋白质存在时,传感阵列上的亲和探针与溶液中的亲和探针通过夹心免疫反应形成免疫复合物,使抗体上连接的DNA相互靠近产生邻位效应,生成了完整的G-四链体结构并结合hemin得到DNA酶。利用DNA酶的过氧化物酶特性,催化化学发光底物鲁米诺-过氧化氢间的反应,获得灵敏化学发光信号,对目标蛋白质的高灵敏定量分析。以CEA和凝血酶分别作为模型分析物,该方法可在4-5个数量级宽的浓度范围内实现对二者的灵敏检测,检测限分别低至0.15 ng/mL与0.49pM。由于DNA酶是靶诱导在位生成的,本方法选择性高于传统的基于DNA酶的免疫分析方法,背景干扰较低,无需信号放大也能有比较宽的线性范围。该方法实现了蛋白质的简单快速检测,具有灵敏度高、普适性高的优点,具有一定的临床应用价值。5、邻位诱导DNA组装和酶切策略相结合的多组分蛋白图像免疫分析将邻位诱导DNA组装和酶切策略结合,设计了一种多组分化学发光免疫分析新方法,利用核酸芯片实现了对四种肿瘤标志物的高灵敏检测。该方法利用丝网印刷技术,在醛基基片上构建6×16个传感点,通过在传感点上包被DNA1-FITC,制得可抛式核酸芯片。该方法的基本原理为,目标蛋白质存在时,可被DNA3/2-抗体偶联物及DNA4-抗体偶联物免疫识别及形成夹心复合物,从而使DNA3与DNA4相互靠近进行邻位杂交,并释放DNA2与传感点上的DNA1-FITC杂交形成双链。限制性内切酶能特异性识别该双链结构并剪切DNA1-FITC,使FITC脱离传感点表面,同时释放DNA2形成新的双链及进行新一轮的剪切。酶循环剪切使FITC减少,从而降低荧光信号；同时,由FITC识别结合到传感点上的HRP--抗FITC也相对减少,从而降低化学发光信号。不同的抗原采用相应的抗体偶联物,可实现对AFP、CA 125、糖类蛋白199(CA 199)、 CEA四种肿瘤标志物的准确高灵敏定量分析,荧光检测限分别为0.029 ng/mL、 0.016 U/mL、0.011 U/mL和0.06 ng/mL,化学发光检测限分别为0.022 ng/mL、 0.012 U/mL、0.010 U/mL和0.048 nng/mL。该免疫分析方法运用DNA芯片检测多组分蛋白,实现了蛋白的快速、高通量、高灵敏检测,普适性高,在临床诊断中极具前景。6、量子点化学发光及其在肿瘤标志物免疫分析中的应用将CdTe量子点独特的光学特性与过氧草酸酯类化学发光相结合,探讨了CdTe量子点-过氧草酸酯(TCPO)-过氧化氢化学发光的机理,并将其用于检测CEA的免疫分析,结合可抛式蛋白芯片,利用亲和素化的聚苯乙烯球和生物素化量子点进行信号放大提高了检测灵敏度。这一工作拓展了纳米化学发光体系,在临床诊断方面具有很好的应用前景。