论文首先综述了化学发光基本概念、化学发光功能化材料以及基于化学发光功能化材料的分析方法的研究现状。化学发光功能化材料具有优异的化学发光活性、生物相容性、易于自组装和良好的稳定性等优点,可作为分析探针或分析界面发展生物分析方法。绝大多数已知的化学发光功能化材料表现出闪光型光发射,它们已被应用在临床诊断、食品安全和环境检测等领域对各种分析物进行测定,并且具有高灵敏度以及宽线性范围等优点。然而,闪光型化学发光反应很快,往往会导致分析精确度较差,极大地限制了其实际应用。长期以来,高强度、长时间的化学发光是化学发光领域一直追求的目标。在分析化学领域,在分析时间内具有稳定的化学发光发射能够提高分析的精确度和重现性。此外,已有的化学发光功能化材料的合成方法存在步骤较繁琐、试剂易脱落或泄露等问题。如何进一步改进合成方案,优化发光试剂、催化剂与纳米材料的组合,获得发光性能更加优异的双功能化纳米材料也仍然是一个巨大的挑战。本论文以“高强度长时间化学发光功能化材料及其分析应用”为研究课题,开展了一系列研究工作。合成了两种高强度长时间化学发光功能化材料,研究了其化学发光强度和持续性方面的特性,并探讨了相关发光机理。提出了新的化学发光功能化纳米材料的合成思路,在不需要添加络合剂的条件下,合成了两种新型的化学发光试剂和催化剂功能化的纳米复合材料,研究了其化学发光特性,并将其用作化学发光纳米分析界面,发展了一种无标记化学发光免疫分析方法,用于急性心肌梗死（AMI）标志物和肽素的快速灵敏检测。主要研究内容如下:1、采用天然材料壳聚糖（CS）、化学发光试剂N-（4-氨丁基）-N-乙基异鲁米诺（ABEI）和催化剂钴离子(Co²⁺),合成了一种模拟萤火虫高强度长时间化学发光的ABEI/Co²⁺/CS水凝胶材料。当该水凝胶与H₂O₂反应时,其发光在暗室中肉眼可见,且持续时间超过150小时。研究发现:99.8%Co²⁺被固定在水凝胶骨架上,而89.5%ABEI分散在水凝胶孔洞中,且H₂O₂在水凝胶中扩散速率很慢,提出了新的“辉光”型化学发光机理-慢扩散控制的异相催化作用机理。当加入氧化剂H₂O₂,其缓慢扩散进入水凝胶,被位于活性中心的催化剂Co²⁺分解产生活性自由基,接着与化学发光试剂反应产生化学发光。由于Co²⁺的螯合和异相化作用增强了其催化活性和稳定性,且具有微米/纳米孔洞和高粘度的水凝胶大大降低H₂O₂的扩散速度,从而产生了强而长的化学发光。本项工作在化学发光动力学和催化特性方面模拟了萤火虫生物发光,其发光时间明显优于现有的长时间化学发光体系,如酶参与的化学发光体系和过氧化草酸酯化学发光体系,且该水凝胶合成简单、环境友好、生物兼容性好,为发展无标记纳米化学发光新一代体外诊断技术奠定重要的基础。与此同时,在冷光源、生物传感器、微芯片和生物成像等领域也具有重要的应用潜力。2、合成了具有双催化体系的Co²⁺/辣根过氧化物酶（HRP）/ABEI功能化CaCO₃微球(HRP/ABEI/Co²⁺-CaCO₃ MPs)。该材料展现出高强度“辉光型”化学发光发射,其发光在暗室中肉眼可见,并可持续近8小时。与仅包含单一催化剂的ABEI/Co²⁺-CaCO3微球和HRP/ABEI/CaCO₃微球相比,具有双催化体系的HRP/ABEI/Co²⁺-CaCO₃微球在化学发光反应启动后的前3小时内能产生更强的化学发光。此外,在发光强度方面,与上一工作中的ABEI/Co²⁺/CS水凝胶相比,本工作的材料在发光反应启动后的第1个小时内具有显著更强的光发射。HRP/ABEI/Co²⁺-CaCO₃ MPs优异的化学发光性能归因于我们将多孔CaCO₃微球的高负载能力和良好的生物相容性,与由Co²⁺/HRP组成的双催化体系所产生的协同效应巧妙地结合在了一起。该材料是中性材料,具有良好的生物相容性以及高强度和持续性的发光特性,在生物分析、生物成像、环境监测和生命科学等诸多领域具有广阔的应用前景。3、充分利用了聚多巴胺丰富的表面活性基团,通过简单的合成策略制备了ABEI和Co²⁺双功能化的聚多巴胺纳米球复合材料(Co²⁺-ABEI-PDA)。首先,利用多巴胺分子在碱性条件下的自聚性,获得了聚多巴胺纳米球。然后将化学发光试剂ABEI的氨基通过迈克尔加成反应共价连接到PDA的苯环上,并利用聚多巴胺中的吡咯N以及儿茶酚的羟基与催化剂Co²⁺发生螯合,将大量催化剂Co²⁺同时固载在PDA纳米球上,得到ABEI和Co²⁺双功能化聚多巴胺纳米球。该Co²⁺-ABEI-PDA纳米球表现出优异的化学发光活性,与不含催化剂的ABEI-PDA纳米球相比,其发光强度增强了近4000倍,超过了使用Cr³⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Au³⁺来代替 Co²⁺所合成的各种其他金属离子-ABEI-PDA纳米球。该优异的化学发光特性可归因于以下两方面因素的综合:固载在PDA中的Co络合物能够有效地削弱PDA的自由基清除能力以及其对ABEI-H₂O₂体系的化学发光反应具有良好的催化性。该工作通过选择具有丰富活性官能团的纳米材料作为固载化学发光试剂和催化剂的载体,在不需要使用螯合剂的情况下,实现了化学发光试剂和催化剂高效负载在纳米界面上,获得了发光性能优异的新材料。为设计具有优异化学发光性能的化学发光双功能化纳米材料提供了新的思路,具有重要的意义。4、充分利用了聚多巴胺较好的还原性、丰富的表面活性基团以及良好的生物兼容性,合成了多功能化聚多巴胺纳米球复合材料Co²⁺-ABEI-AuNPs-PDA。该Co²⁺-ABEI-AuNPs-PDA具有优异的化学发光特性。进一步地,在该材料上组装识别元素抗体分子,以得到高化学发光性能的免疫分析界面,由此构建了一个无标记化学发光免疫分析平台用于检测AMI标志物和肽素。该分析平台用于检测和肽素时,展现了 10^-12～10^-7g/mL的较宽线性范围和较低的检测限3.25×10^-13g/mL。该分析平台还具有良好的重现性与稳定性,可用于对急性心肌梗死患者血清中和肽素进行检测,在临床急性心肌梗死的快速诊断中具有良好的应用前景。