【摘 要】
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电化学发光(ECL)技术是一种集传统电化学的分析快速、可控性高和化学发光的灵敏度高、线性范围宽于一体的新兴技术,在诊断、临床、制药、环境和食品分析方面受到研究者们的广泛关注。鲁米诺由于发光强度高、成本低、氧化电位低,成为当前应用最广泛的ECL发光体。传统共反应剂具有生物毒性、难标记、不稳定、易分解等缺点,从而限制了鲁米诺体系在ECL领域的应用。到目前为止,涉及鲁米诺的新型共反应剂的报道十分罕见。为
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电化学发光(ECL)技术是一种集传统电化学的分析快速、可控性高和化学发光的灵敏度高、线性范围宽于一体的新兴技术,在诊断、临床、制药、环境和食品分析方面受到研究者们的广泛关注。鲁米诺由于发光强度高、成本低、氧化电位低,成为当前应用最广泛的ECL发光体。传统共反应剂具有生物毒性、难标记、不稳定、易分解等缺点,从而限制了鲁米诺体系在ECL领域的应用。到目前为止,涉及鲁米诺的新型共反应剂的报道十分罕见。为了提高鲁米诺体系的ECL性能,开发稳定、高效的新型共反应剂用于鲁米诺体系的构建成为目前亟待解决的问题之一。纳米材料由于具有比表面积大、催化活性高、导电性好等优点,被广泛用于生物传感器的构建。若以新型共反应剂代替传统的共反应剂,再结合性能优异的纳米材料,不仅能克服传统共反应剂的缺点,优化鲁米诺/ECL体系,还能实现发光信号的二次放大,提高ECL传感器的性能。因此,本论文利用性能优异的新型共反应剂,结合多功能化的纳米材料,构建稳定而灵敏的生物传感器,实现对疾病标志物(谷胱甘肽,刀豆球蛋白,细胞色素c)的检测。具体研究内容如下:1、基于聚左旋赖氨酸为鲁米诺新型共反应剂构建谷胱甘肽电化学发光传感器该体系以过硫酸铵((NH4)2S2O8)为引发剂,在还原氧化石墨烯(r GO)表面原位生成导电性好、发光强度高的功能化还原氧化石墨烯/聚苯胺鲁米诺纳米复合物(PLA-r GO)。以该纳米复合物为ECL信号探针,稳定、低毒的聚左旋赖氨酸(PLL)为新型共反应剂实现谷胱甘肽(GSH)的灵敏检测。聚苯胺(PANI)优异的导电性有效增强鲁米诺的导电性,r GO的大比表面积能增加发光体的负载量,有效降低非固载空间因素对ECL反应效率的不良影响。稳定、低毒的PLL作为有效的共反应剂能显著增强PLA-r GO的ECL信号,大大提高传感器的灵敏度。基于谷胱甘肽(GSH)典型的猝灭效应,PLA-r GO的ECL信号显著降低。在1.0×10-9~1.0×10-4 mol·L-1和1.0×10-4~1.0×10-2 mol·L-1范围内,该传感器电化学发光值与GSH的浓度表现出良好的线性关系,检测限为0.77 nmol·L-1。2、基于硼氮量子点作为新型共反应剂构建电化学发光生物传感器用于刀豆球蛋白的定量检测该体系首次以廉价、低毒、稳定的硼氮量子点(BNQDs)为鲁米诺的新型共反应剂,PLA-r GO为ECL信号探针和电活性物质载体,构建灵敏的ECL蛋白质生物传感器实现选择性检测Con A。廉价、稳定的BNQDs不仅能有效增强PLA-r GO/BNQDs体系的ECL信号,降低传感器制备成本,而且能在相对温和的环境实现目标物的检测,有效拓展实际应用范围。基于碳水化合物(D-葡萄糖)和凝集素(Con A)的特异性识别作用,特异性识别目标物Con A。Con A显著的电子阻抗效应,有效降低PLA-r GO的ECL信号。在1.0 pg m L-1~1.0μg m L-1范围内,该传感器电化学发光值与Con A的浓度表现出良好的线性关系,检测限为0.15 pg m L-1。3、基于金纳米粒子官能化的磷酸钴镍3D纳米冰淇淋构建稳定而灵敏的生物传感器用于细胞色素c的测定该体系利用水热法合成磷酸钴镍三维纳米冰淇淋(Co3Ni3(PO4)4 NICs),聚乙烯亚胺(PEI)氨基化,通过Au-N弱相互作用合成金纳米粒子官能化的磷酸钴镍3D纳米冰淇淋(Au@Co3Ni3(PO4)4 NICs)。以该纳米材料功能化的鲁米诺作为信号探针,BNQDs为共反应剂,在中性环境下,构建稳定而灵敏的蛋白质生物传感器检测Cyt c。Au@Co3Ni3(PO4)4 NICs的大比表面积和电催化活性,能有效提高鲁米诺的负载量,同时催化鲁米诺和BNQDs产生更多的自由基中间体,在中性环境中大大增强鲁米诺的ECL信号。含有大量负电荷的Co3Ni3(PO4)4 NICs,能有效防止电负性的氧化产物在电极表面沉积引起电极钝化,实现ECL信号稳定化。基于鲁米诺与细胞色素c(Cyt c)之间的共振能量转移作用,鲁米诺的ECL强度明显降低降低。在1.0×10-4~0.5×10-5mol·L-1和0.5×10-5~1.0×10-8 mol·L-1范围内,该传感器电化学发光值与Cyt c的浓度表现出良好的线性关系,检测限为2.48 nmol·L-1。
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