论文部分内容阅读
电致化学发光(ECL)技术因具有背景信号低、响应灵敏、仪器操作简单等优点而备受关注,目前已发展成为一种高灵敏、良好选择性的分析手段,广泛应用于食品分析、环境检测及生物研究等领域。多巴胺(DA)是一种神经递质,在人体新陈代谢、中枢神经系统和内分泌系统中起重要作用。体内正常水平的多巴胺含量能够维持人的正常运动,而极端异常的含量可能导致多种疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病等。因此,为实现早期的临床诊断,一个简单的、灵敏的检测方法是必要的。次黄嘌呤(Hx)是腺嘌呤核苷酸的一个重要代谢物。人血清和尿液中次黄嘌呤的含量能够反映人类的病理状况,如痛风和肾衰竭等。同时,Hx还是食品行业中肉类或鱼产品质量监控的指标,反映鱼类、肉类等的新鲜程度。实现快速、灵敏次黄嘌呤的检测不仅可以实现相关疾病的早期诊断,还可用于估计鱼、肉类的新鲜度。伴刀豆球蛋白A(Con A)是一种凝集素,具有与各种碳水化合物和糖蛋白结合的能力,所以常被用作蛋白质模型,实现对Con A的检测对于临床诊断和药物的开发有重要意义。基于此,本论文构建了一系列ECL传感器实现对多巴胺、次黄嘌呤以及伴刀豆球蛋白A的检测。通过纳米材料、酶催化放大、新型发光物质的选择等手段来实现对检测信号的放大,同时利用双分子识别作用、酶的特异性催化等提高对目标物检测的选择性,以实现对目标物的灵敏检测。主要工作如下:(1)基于双分子识别和聚苯胺的猝灭作用构建检测多巴胺的电致化学发光传感器类石墨型碳氮化合物(g-C3N4)是一种新型ECL发光材料,具有良好的ECL性能。我们制备了g-C3N4纳米片并用Au纳米粒子进行了改性,以提高其ECL稳定性同时实现了ECL信号的放大。将Au-g-C3N4 NS复合物作为信号探针,固载于电极上,以此为基质固载识别元件二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)(DSP)。通过多巴胺(DA)的氨基与DSP的N-羟基琥珀酰亚胺酯之间的相互作用捕获DA。接着,基于DA的邻二醇和3-氨基苯基硼酸(APBA)之间的相互作用,将3-氨基苯基硼酸功能化的聚苯胺(APBA/PANI)捕获在电极上。由于聚苯胺对g-C3N4具有良好的猝灭作用,随着DA浓度的增加而得到逐渐减小的ECL信号。所制备的ECL传感器基于双分子识别策略和PANI对g-C3N4的ECL信号的猝灭作用,实现了对DA的高灵敏度和选择性检测。本工作利用双分子识别策略赋予了该传感器高的选择性。同时所采用的构建策略为生物小分子特异性检测提供了新的分析方法。(2)基于原位产生和消耗共反应试剂策略构建比率型生物传感器用于次黄嘌呤的检测由于比率法具有诸多的优点已经应用于对目标物的高灵敏和可靠检测。本工作以还原的氧化石墨烯-碲化镉量子点(rGO-CdTe QDs)和鲁米诺分别作为阴极和阳极发光体,酶反应的反应物(溶解O2)和生成物(H2O2)分别作为两发光体的共反应试剂以构建比率型ECL生物传感器。在Hx存在的情况下,黄嘌呤氧化酶(XOD)催化Hx并引发反应物(溶解O2)和生成物(H2O2)浓度的相反变化,从而导致两ECL信号呈现反向的变化趋势。基于比率型ECL方法的优点和酶的特异性识别,实现了对Hx的灵敏和高选择性检测。同时比率策略有效减少了检测环境干扰,提高了Hx的检测精度。发光物质CdTe量子点与鲁米诺的结合为构建比率ECL生物传感器提供了更多选择,特别是对于基于氧化酶的ECL传感系统。(3)基于CeO2@Ag纳米粒子修饰的石墨烯量子点作为信号探针的固态电化学发光传感器用于Con A的检测石墨烯量子点(GQDs)具有良好的生物相容性,低毒性,易于制备和优异的化学惰性,因而已广泛应用于各个领域。但其好的水溶性使其难以直接固载于电极上而获得固态ECL生物传感器。为了解决这个局限性,本工作以CeO2@Ag纳米粒子作为载体,利用聚酰胺(PAMAM)对其进行功能化,通过PAMAM的-NH2与GQDs的-COOH之间的相互作用将GQD链接在CeO2@Ag NPs表面,以此实现了对GQDs的大量固载,同时实现了ECL信号的有效放大。使用Con A的识别元件葡萄糖氧化酶(GOx)修饰的CeO2@Ag-GQD作为ECL信号探针。以金纳米粒子修饰电极作为基底固定GOx,然后通过碳水化合物与Con A之间的特异性相互作用将Con A捕获在修饰电极上。在Con A存在下,GOx-CeO2@Ag-GQD可以连接于电极上从而实现夹心型生物传感器的构建,实现了伴刀豆蛋白A(Con A)的灵敏分析。这种构建策略提供了应用GQD建立固态ECL生物传感器的新方法。