增强型双波长发光二极管诱导荧光毛细管电泳在分析检测中的应用

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毛细管电泳(CE)作为一种有效的分离分析技术,因其具有高分离效率、分析速度快、试剂消耗少以及分离模式多等特点,使其被广泛应用于环境、生物、医药和食品领域。然而,CE的进样量少以及光程短的问题使其光谱型检测器灵敏度受到一定的限制。虽然商业化的激光诱导荧光检测器(LIF)以及CE与质谱检测器联用(CE-MS),可很大程度上降低CE的检出限,但昂贵的费用使这些检测技术并不能在大多数的常规实验室推广应用。另外,随着样品的复杂性增加,多通量检测成为一种发展趋势,然而,由于激发波长的差异,目前能够在同一样品中进行多类型目标物的同时检测还很少。发光二极管(LED)作为激发光源构建的CE系统正好能满足成本低、多波长检测的要求,并且其体积小的特点还满足微型化实验室的要求。因此,构建以LED为激发光源的CE检测系统,致力于提高检测灵敏度和检测通量是十分有价值的。本工作设计并自组装了增强型LED诱导荧光CE(LEDIF-CE)检测系统,并在此基础上构建了双波长增强型CE检测系统,通过分别或同时检测氨基酸和多肽来验证两种系统的检测性能。在这里,将开发的双波长LEDIF-CE增强检测系统进一步应用于荧光碳点的分析,以监测其性能和应用范围。本文主要从以下几个方面开展研究工作:本工作针对提高LEDIF检测系统灵敏度,自组装了一种增强型LEDIF毛细管电泳仪。通过综合考虑毛细管的外径、内径和检测板的厚度、高度以及涂层材料的最佳反射率,设计并制作出一块镀银的凹面银镜,致力于有效的提高激发光的利用效率和发射光的收集效率,从而提高毛细管电泳仪的检测灵敏度。设计一个简单的对比实验,即使用带有凹面镜和无凹面镜的两种LEDIF检测系统检测两种氨基酸。结果显示带有凹面银镜的LEDIF系统的灵敏度是不带有凹面银镜系统的16倍,验证了该设计的有效性。为了实现同一样品中多种目标物的同时检测,在第一个体系的研究基础上,利用自组装和LED光源的优势,对仪器整体(包括光路、各类切口等)进行进一步的设计和优化,以设计增加检测通量。即制作带有两个不同波长的LED耦合光纤单元的检测板,通过CE的分离,实现在同一样品中同时检测两类目标物。结果显示,两类目标物在8 min内被全部检测,且在另一激发光源的辅助下使用双波长激发的灵敏度高于使用单波长激发。最后,设计的双波长LEDIF-CE增强检测系统成功的应用于肝癌患者真实血清中两类肿瘤标志物的同时检测。进一步监测开发的双波长LEDIF-CE增强检测系统的性能和应用范围,将进其应用于荧光碳点(C-dots)的分离分析中。本研究探索合成了一种以间氨基苯酚为原料的新的C-dots,优化之后该C-dots能够发出较强的荧光。经过初步表征和观察,使用开发的系统探究了缓冲溶液类型、浓度、pH、添加剂等对C-dots分离的影响,分析了该碳点表面电荷和官能团,并对其进行了定量分析。结果表明,开发的双波长LEDIF-CE增强型检测系统能够很好的应用于纳米材料的分析和表征中,该系统构建的方法为C-dots进一步的后续应用提供了有效的实验数据。
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