熒光抗體技術在臨床檢驗上已用作細菌、病毒和寄生蟲的檢驗及自身免疫病的診斷等。在細菌學檢驗中主要用于菌種的鑒定。標本材料可以是培養物、感染組織、病人分泌排泄物等。本法較其他鑒定細菌的血清學方法速度快、操作簡單、敏感性高，但在細菌實驗診斷中，一般只能作為一種補充手段使用，而不能代替常規診斷。熒光抗體染色法對腦膜炎奈氏菌、痢疾志賀菌、霍亂弧菌、布氏桿菌和炭疽桿菌等的實驗診斷有較好效果。熒光間接染色法測定血清中的抗體，可用于流行病學調查和臨床回顧診斷。免疫熒光用于梅毒螺旋體抗體的檢測是梅毒特異性診斷常用方法之一。免疫熒光技術在病毒學檢驗中有重要意義，因為普通光學顯微鏡看不到病毒，用熒光抗體染色法可檢出病毒及其繁殖情況。
在寄生蟲感染診斷中，間接熒光抗體染色法有非常廣泛的應用。間接免疫熒光試驗（IFAT）是當前有效的檢測瘧疾抗體的方法。熒光抗體常用抗原為瘧疾患者血液中紅內期裂殖體抗原。IFAT對腸外阿米巴、尤其是阿米巴肝膿腫也有很高的診斷價值，所用抗原是阿米巴培養物懸液或提取的可溶性抗原。
免疫熒光法還是檢測自身抗體的好工具，在自身免疫病的實驗診斷中應用廣泛。其突出優點是能以簡單方法同時檢測抗體和與抗體起特異反應的組織成分，并能在同一組織中同時檢查抗不同組織成分的抗體。主要有抗核抗體、抗平滑肌抗體和抗線粒體抗體等。抗核抗體的檢測最常采用鼠肝作核抗原，可做成冰凍切片、印片或勻漿。用組織培養細胞如Hep-2細胞或Hela細胞涂片還可檢出抗著絲點抗體、抗中性粒細胞漿抗體等。應用免疫熒光技術可以檢出的其他自身抗體有抗（胃）壁細胞抗體、抗雙鏈DNA抗體、抗甲狀腺球蛋白抗體、抗甲狀腺微粒體抗體、抗骨髓肌抗體及抗腎上腺抗體等。
熒光抗體技術的一種特殊應用是流式細胞分析。在這種分析方法中檢測儀器不是熒光顯微鏡，檢測對象不是固定了的標本，而是將游離細胞作熒光抗體特異染色后，在特殊設計的儀器中通過噴嘴逐個流出，經單色激光照射發出的熒光信號由熒光檢測計檢測，并自動處理各處數據。這種方法可用于檢測細胞大小、折散率、粘滯度等，更常用于T細胞亞群等的檢測。
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