基于生物质碳点和发光半导体的电致化学发光分子印迹生物传感器的构建及其性能研究

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电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)由于具有操作简便,反应快速,检测限低以及线性范围宽等优越的特性,从而被广泛应用于生物分析领域。然而,大多数ECL往往难以实现对分析物的特异性识别,分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)的引入为分析物的特异性检测提供了良好的策略。但MIPs的电导率极低,导致生成的光电信号较弱,将MIPs与高效的发光纳米材料集成到电致化学发光-分子印迹聚合物(ECL-MIPs)生物传感器中对实现目标分子的高灵敏、高选择性检测具有重要意义。综上所述,本文基于生物质碳点(Biomass carbon dots,BCDs)、发光半导体纳米材料(Luminescent semiconductor nanomaterials,LSC NMs)和MIPs的优异特性,初步构建了两种针对不同分析检测物的ECL-MIPs生物传感器,用于生物流体环境中金霉素(Chlorotetracycline,CTC)和呋喃西林(Nitrofurazone,NFZ)的检测。本文研究内容如下:1.基于BCDs和CdZnTeS NMs修饰的ECL-MIPs生物传感器用于检测CTC。通过水热和回流的方法制备了CdZnTeS@BCDs纳米复合材料,CdZnTeS NMs作为半导体材料具有优异的ECL性能,BCDs为传感器提供良好的导电性,两者与K2S2O8共同作用提高了传感器的ECL强度。同时,以苯胺(Aniline,An)为功能单体,CTC为模板分子,在电极上进行电化学聚合生成MIPs,通过聚合、洗脱、重吸附对CTC进行定量特异性检测。在最优条件下,CdZnTeS@BCDs/MIP/GCE对于抗生素CTC的ECL响应在0.05-1μmol/L和1-60μmol/L之间呈现良好的线性,检测限为0.01μmol/L,对实际样品中的CTC检测表现出良好的应用。2.基于Ag+@UiO-66-NH2负载CsPbBr3 NMs构建的ECL-MIPs生物传感器用于检测NFZ。通过热注入法和水热法制备了CsPbBr3 NMs和Ag+@UiO-66-NH2,CsPbBr3 NMs为ECL-MIPs生物传感器的发光体,Ag+@UiO-66-NH2为ECL-MIPs生物传感器的负载材料,两者集成到ECL-MIPs生物传感器中可以增加传感器表面负载CsPbBr3 NMs的能力,不但提高了体系的ECL强度,也增强了ECL-MIPs生物传感器的稳定性。此外,密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)指导最优功能单体吡咯(Pyrrole,Py)与NFZ形成MIPs,在最佳实验条件下,所制备的ECL-MIPs生物传感器在5×10-10-1×10-4mol/L的NFZ浓度范围内表现出良好的线性,检测限为0.09 nmol/L,为抗生素呋喃西林的高灵敏分析提供了一种有前景的方法。
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