纳米金介导的电化学发光免疫分析研究

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电化学发光免疫分析法(Electrochemiluminescence immunoassay,ECLIA)是将高选择性的免疫反应与高灵敏的电化学发光检测技术相结合的一种新的免疫分析方法。将金属纳米粒子的表面效应与电化学发光免疫分析相结合,有望进一步改善基于电化学发光的免疫分析法的分析特性。本论文旨在将纳米金应用于电化学发光免疫分析,建立高灵敏的电化学发光免疫分析方法测定环境雌激素类物质。同时通过调控纳米金的表面效应与电化学发光辐射之间的作用,揭示表面效应的机理,研究影响表面效应的影响因素,利用纳米金的表面增强效应改善电化学发光免疫方法的分析特性。  本论文主要包括两部分内容:第一部分,综述了电化学发光免疫分析的发展过程、原理和主要特点,再系统的介绍了纳米金在电化学发光分析中的应用;第二部分为研究报告,主要研究内容包括以下三个部分:  1.牛血清蛋白-雌二醇(BSA-E2)半抗原的合成与表征:首先对雌二醇小分子进行了衍生,使它与牛血清蛋白成功发生偶联,通过紫外-可见吸收光谱表征合成的BSA-E2半抗原,测得BSA-E2浓度为2.965×10-4mol/L,E2同BSA的平均结合比为15.8。其次用三联吡啶钌衍生物(联吡啶-4-甲基-4-羰基吡啶钌-N-琥珀酰亚胺酯双六氟磷酸酯,RuNHS)标记了雌二醇抗体(AbRu),通过紫外-可见吸收光谱法表征AbRu复合物的标记率为5.4和浓度为3.5×10-6mol/L。最后将合成的BSA-E2修饰在金电极上,通过免疫反应后在三丙胺溶液中测量电化学发光信号,以此证明所合成的BSA-E2能被雌二醇抗体所识别,可用于后续的免疫反应。  2.纳米金猝灭电化学发光免疫分析检测雌二醇:首先采用Frens法合成了平均粒径为15nm的纳米金,分别使用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱法进行表征;接下来将制备的纳米金标记到雌二醇抗体上,通过对AuNPs-Ab紫外表征发现有8cm-1的红移。最后,将BSARu-E2固定到工作金电极上,通过免疫反应再将纳米金结合到电极表面,考察纳米金对三联吡啶钌体系电化学发光行为的影响。研究发现纳米金对电化学反应过程没有促进作用,但是对发光辐射表现出明显的猝灭现象。基于纳米金对电化学发光的猝灭作用,构建了一种信号升高的电化学发光竞争免疫分析法,实现了对雌二醇的定量分析,线性检测范围为0.1~1ng/mL,检出限为38pg/mL。  3.纳米金的表面增强效应研究:金属纳米材料的表面增强与猝灭作用是一个竞争作用的过程,均与空间距离有关且均随距离的增加而减弱。本研究工作中,利用免疫反应调控纳米金与发光分子的空间距离,考察纳米金的表面效应对电化学发光免疫分析的影响。首先选用雌二醇的免疫反应为模型,利用纳米金分别标记雌二醇一抗(Ab1)和二抗(Ab2),在电极表面分别发生一次和两次免疫反应,调节发光分子与纳米金的距离,发现使用纳米金标记的抗体后发光信号均降低。在此基础上,选择微乳液法制备二氧化硅纳米粒子标记抗体,作为纳米金效应实验的对照。结果发现,当发生一次免疫时(发光分子与纳米金的间隔距离为Ab1),纳米金仍然对发光产生猝灭,猝灭比率60%;而当发生两次免疫反应后(发光分子与纳米金的间隔距离为Ab1+Ab2,距离增大),纳米金对发光产生一定的增强作用,增强了90%。
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