随着纳米科技的不断发展,新型的功能化纳米材料层出不穷,同时纳米材料的应用也不断融入人们的日常生活。具有化学发光性质的功能化纳米材料由于其优良的化学发光特性、良好的稳定性、重现性,越来越受到了科研工作者的关注,并被用于临床疾病的检测、新型药物的研发、环境污染检测和生物成像等领域。近几年,多功能化纳米材料进入了研究人员的视线,多功能化纳米材料具有更加优良的化学发光性质,并且信号稳定、检测限低、灵敏度高,因此是非常具有应用潜力的新型纳米材料。而无标记的分析检测方法由于其操作简单、检测快速和成本低廉的优点,已然成为了分析方法发展的主流趋势。本论文以多功能化纳米材料的合成、发光特性及其在无标记分析检测中的应用为研究课题,展开科研工作。设计合成了光泽精和蛋白酶双功能化氧化石墨烯纳米材料,并以此为传感平台通过改变修饰的蛋白酶种类,构建了三种无标记化学发光生物小分子传感器,完成了对葡萄糖、尿酸、胆碱的分别检测。利用已有的化学发光试剂和金属离子催化剂双功能化的金纳米材料设计了一种无标记的DNA特定序列的检测策略,用于检测与疾病相关的DNA特定序列。扩展了检测DNA适配体和目标物解离常数的检测方法,将该方法拓展到目标物对化学发光有抑制作用的目标物上,并且发现该方法同样适用于肽链适配体和目标物之间、抗体和抗原之间、DNA杂交双链之间、蛋白和小分子之间解离常数的测定。开发了两种具有化学发光和荧光性质的双信号纳米材料,并将其中一种材料应用于多种杀虫剂的阵列传感。详细内容如下：1.发展了一种通用的方法,首次合成了光泽精和蛋白酶双功能化的氧化石墨烯纳米材料,在拥有良好的化学发光性质的同时还保留了蛋白酶的催化活性。并借助高分辨透射电镜、圆二色光谱等仪器对合成的双功能化氧化石墨烯纳米材料进行一系列表征,结果证实该双功能化纳米材料被成功合成。当目标物生物小分子(葡萄糖、尿酸、胆碱)和该双功能化材料混合孵育后,就会原位产生过氧化氢,过氧化氢进一步与光泽精反应产生化学发光,可用于小分子(葡萄糖、尿酸、胆碱)的测定。该传感策略已经成功实现对血清中葡萄糖样品的检测。与之前文献所报道的方法相比,本策略具有均相、无标记的特点,避免了复杂的操作过程和实际样品的前处理过程,具有很好的稳定性、重现性和高选择性。并且,通过更换不同的修饰蛋白酶,可以对不同的生物小分子进行检测。因此,本分析方法是一种通用的检测策略。2.利用实验室前期开发的新型发光分子和金属离子催化剂双功能化的金纳米材料,建立了一种无标记的通用DNA特定序列的检测器,用于检测与疾病相关的DNA特定序列。该方法基于DNA链对双功能化金纳米材料的化学发光信号具有增强作用这一原理,以目标DNA链的生物素化互补链为捕获探针,成功实现了对肺结核疾病、乙型肝炎病毒和骨髓细胞瘤病相关的DNA特定序列的检测,对三种疾病的DNA特定序列的检测限分别为4.8×10-14 M、5.9×10-12 M和8.0×10-12 M。与之前的无标记的方法相比,该方法的灵敏度要高于绝大多数的方法,并且更加简单和经济,检测更加快速。3.基于不同目标物对ABEI功能化金纳米溶胶化学发光的不同影响效果(增强或是抑制),建立了一种通用的同步检测平台,该检测平台可以同步检测特定相互作用的解离常数以及所结合目标物的浓度。该方法不仅适用于对化学发光有增强作用的目标物,而且适用于对化学发光有抑制作用的目标物,并且可以对DNA适配体和目标物、肽链适配体和目标物、抗原和抗体、DNA杂交双链、蛋白和小分子之间的解离常数进行检测。同已有的检测解离常数的方法相比,该方法操作更加简单、不需要昂贵的仪器、检测更迅速并且适用范围更广。同时由于这些特定的相互作用都具有很高的特异性,因此还可以同时对目标物进行定量检测,其检测灵敏度和同类无标记的检测方法相比具有优势。4.设计并合成了一种新型的ABEI功能化氧化石墨烯量子点材料。该方法首先通过强酸和强氧化剂将氧化石墨剥离破碎获得小尺寸的氧化石墨烯,再通过还原剂将小尺寸氧化石墨烯进一步破碎,形成尺寸更小的氧化石墨烯量子点,最后将发光分子ABEI通过非共价键包括π-π共轭力、静电作用力和氢键功能化到氧化石墨烯量子点的表面,最终获得ABEI功能化的氧化石墨烯量子点。该材料同时具有优良的化学发光性质和荧光性质,因此可以被用作双信号探针进行分析检测。在此基础上,我们利用不同结构的杀虫剂对该ABEI功能化氧化石墨烯量子点的化学发光性能和荧光性能的影响,设计了一种杀虫剂检测阵列,可以区分不同的杀虫剂和不同浓度的杀虫剂。5.设计了一种简单快速的一步合成ABEI功能化金纳米团簇的方法,该方法不需要大尺寸的金纳米材料作为前体,也不需要毒性较大的有机溶剂,就可以合成同时具有优良荧光性质和化学发光性质的金纳米团簇。该方法以十一巯基十一烷酸(MUA)作为封端剂,以化学发光试剂ABEI作为还原剂,一步合成ABEI功能化的金纳米团簇。该ABEI功能化金纳米团簇在280 nm的激发波长条件下会发射出580 nm的橘黄色强荧光发射,并且在440 nm左右也会有相对较弱的荧光发射。同时该ABEI功能化金纳米团簇具有非常优良的化学发光性质,其化学发光性能明显优于ABEI功能化金纳米材料。因此可以利用ABEI功能化金纳米团簇优良的荧光性质和化学发光性质,开发新型的分析检测方法,在生物成像、生物传感和催化等领域均具有应用潜力。