基于有机复合材料的电化学发光生物传感器的研制及应用

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoquan1234
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电化学发光(ECL)主要是指在电极表面发光物质通过氧化还原反应能产生光信号的现象。近些年来,研究者们对电化学发传感器的研究越来越深入,这主要是基于电化学发光传感器较低的背景信号、宽的线性范围、较低的检测限等优势而被不断探索和创新,尤其在临床分析,农药检测,DNA分析、免疫分析等领域被广泛地应用。聚集诱导型电化学发光是近年来研究较多的一种发光现象,利用有机物在聚集状态下能最大限度减少分子内部由于振动和转动而消耗的能量,从而使荧光增强进一步使电化学发光增强的现象。本论文主要是将Pt-Ti O2-PTC和g-C3N4-Au-luminol应用于构建夹心猝灭型电化学发光传感器,同时设计合成三苯胺醛,探究三苯胺醛在不同环境下的聚集诱导荧光及电化学发光增强现象。主要研究内容如下:(1)成功构建了一种以花苝四羧酸酐衍生复合物(PT-Ti O2-PTC)作为ECL发光体的猝灭型传感器,其中以C60-BSA作为基体,将葡萄糖氧化酶(GOx)作为特定的识别位点。Ti O2光电子-空穴复合率高,为了改善这一缺点,设计了Pt-Ti O2复合材料来降低复合率,以改善Ti O2的催化性能,并进一步用于增强传感的ECL信号。C60具有亲电反应活性,因此很容易与富电子物质发生反应。因此,制备了BSA-C60复合材料作为基体,其表面富含羧基和氨基,通过形成酰胺键促进与其他物质的进一步结合。BSA-C60较大的比表面积可以与更多的发光物质结合增强ECL强度。同时C60还可以与K2S2O8相互作用,产生更多的SO4.-自由基,进一步增强电化学发光信号。当不同浓度的刀豆蛋白(Con A)与GOx通过免疫反应连接在电极上时,检测出的电化学发光强度发生改变,通过强度值的变化定量检测Con A。构建的ECL生物传感器在0.0001-1000 ng/m L范围内表现出显著的Con A检测能力,LOD为1.81×10-5 ng/m L。(2)成功构建了一种双增强型适配体电化学发光传感器,实现对人黏蛋白1(mucin1)的灵敏检测。合成的g-C3N4-Au-luminol作为电化学发光探针,在电极表面不易脱落,发光信号稳定。同时合成Zn Cu S半导体材料对过氧化氢有较强的催化作用,在体系中能够催化产生大量的.OH和O2.-中间体,这些中间体物质与luminol反应,产生大量luminol*,luminol*从激发态回到基态的过程中产生电化学发光信号。通过适配体的特异性识别作用,当体系中存在不同浓度的mucin1时,电化学发光信号变化明显,从而实现对黏蛋白1的灵敏检测。在最优条件下,传感器在10-4-103 ng/m L浓度范围内表现出良好的黏蛋白1检测性能,最低检测限为5.04×10-5 ng/m L。(3)基于聚集诱导发光原理研究三苯胺醛-丙二睛复合物的电化学发光效应,聚集诱导发光是主要通过抑制分子内部的振动和转动从而抑制能量的损失。本实验中成功合成三苯胺醛-丙二睛复合物,研究其在水/二甲基亚砜(H2O/DMSO)体系和牛血清蛋白(BSA)体系中荧光的增强效应。三苯胺醛-丙二睛被不同配比的H2O/DMSO溶解时,在体系中聚集的效果不同,随着水含量的增加,荧光效应越来越强,电化学发光强度也在逐步增强,符合实验的预期。同时BSA本身具有疏水和亲水基团,BSA与有机物混合时,疏水部分将复合物包裹在一起,限制其分子中基团的振动和转动,实验成功证实了通过BSA体系进行聚集诱导也能够观察到非常明显的聚集诱导荧光增强效应及电化学发光增强效应。因此通过本实验中将聚集诱导效应结合电化学发光为电化学发光探针的研究提供了新的思路。
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