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金纳米粒子(goldnanoparticles,简写为AuNPs)又称为胶体金,金纳米粒子以其独特的光学和电学性质,很好的稳定性、小尺寸和表面效应以及良好的生物相容性,广泛应用于核酸、蛋白质、糖类、药物和表面活性剂等的研究。金纳米粒子的共振光散射信号相对于等离子吸收测定灵敏度高1000倍以上,因此,金纳米粒子可以作为量子产率很高的光散射探针,应用于示踪实验、免疫分析以及DNA检测等方面。
电化学发光(Electrochemiluminescence,简写为ECL)是化学发光与电化学方法相互结合的产物,不仅具有化学发光分析的灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点,而且具有电化学分析控制性强、选择性好等优点。通过化学修饰的方法将直接或间接参与化学发光反应的试剂固定在电极上构建的电化学发光传感器(ECLSensor),在一定程度上减少了贵重试剂的使用,并使实验装置简单化或微型化,已成为电化学发光的一个重要发展方向。
本论文围绕金纳米粒子的共振光散射和联吡啶钌体系的电化学发光,研究了共振光散射方法在分析化学中的应用和新的电化学发光传感器的构建方法,主要包括以下四方面内容:
1.建立了金纳米粒子共振光散射测定糖原的方法。方法的线性范围为10-800ng·mL-1(R2=0.999),检测限为2ng·mL-1。五次工作曲线的测定,斜率和截距的偏差均在5%以内,说明此方法具有良好的可重复性。一定浓度的氨基酸、葡萄糖、乳糖、三氯乙酸、BSA和DNA对散射信号没有干扰,三种不同糖原含量的模拟样品测定显示,回收率均在98-102%之间。该方法具有很高的灵敏度,操作简便。
2.基于金纳米粒子的共振光散射,分别以糖原和溶菌酶为模型分子,建立了金纳米光散射法研究生物大分子之间的相互作用的高灵敏方法。通过合理假设,构建了生物大分子相互作用的数学模型。以金纳米粒子-糖原体系为例,计算出金纳米粒子与糖原的结合常数约为1011L·mol-1,几种生物大分子与糖原相互作用常数大小顺序为KTran-Gn>KBSA-Gn>KChSGn,均小于糖原与金纳米粒子的结合能力。该方法灵敏度高,不需要标记,同时金纳米粒子生物相容性好,毒性低,适合于对金纳米粒子散射强度没有影响的各种生物大分子或小分子与目标分子的结合研究。
3.通过循环伏安氧化沉积的方法,将联吡啶钌成功固定在玻碳电极的表面,构建了电化学发光传感器。通过IR,AFM和XPS对电极修饰结果进行了表征。此修饰电极体系,在以精氨酸和赖氨酸为共反应物时,能观察到明显的选择性电化学发光响应,并且与其浓度变化具有良好的线性关系。此方法构建的电化学发光传感器和其他分离方法相结合,可以作为氨基酸等的潜在检测手段。
4.将联吡啶钌成功的固定在α-BAZrP和γ-BAZrP的层间,并对固定化产物进行了详细的表征和分析,测试了其XRD,红外光谱,紫外可见吸收光谱,荧光光谱等方面的性质变化,证明联吡啶钌确实固定在磷酸锆层间。固定化产物荧光寿命延长为原来的4倍(γ-BAZrP固定产物),以三丙基胺作为共反应物,可以观察到电化学发光现象。