电致化学发光免疫传感器是一种将电致化学发光(ECL)分析方法与免疫技术相结合而发展起来的检测肿瘤标志物的敏感器件,具有操作简便、检测快速、灵敏度高、选择性好等优点。许多金属纳米粒子和金属氧化物纳米粒子,由于其大的比表面积、高的表面能以及表面原子特殊的电子结构和活性,因而对许多电致化学发光试剂的发光反应过程具有优良的催化性能。又因为这些纳米粒子良好的生物相容性,因此可以用来作为生物标记物,从而实现电致化学发光检测信号的放大,极大地提高了分析检测的灵敏度。因此,我们希望将金属纳米粒子和金属氧化物纳米粒子用于构建灵敏度、选择性、检出限等都令人满意的电致化学发光免疫传感器,实现肿瘤标志物的检测。本论文主要从以下几个方面开展研究工作：1、基于金纳米粒子吸附L半胱氨酸膜构建的超灵敏的鲁米诺电致化学发光免疫传感器的研究本研究工作中,构建了基于鲁米诺电致化学发光的非标记型免疫传感器用于甲胎蛋白(AFP)的检测。在传感器的构建过程中,首先金纳米粒子(AuNPs)被电沉积在玻碳电极表面,从而改善了电极表面的电子传递,极大地增强了鲁米诺的发光信号。随后,通过吸附作用,在金纳米粒子修饰的玻碳电极表面,形成了L-半胱氨酸自组装膜,进一步增强了鲁米诺的ECL信号,并提高了对抗体的吸附能力。然后,用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化半胱氨酸中的羧基,使其与抗体中的氨基发生反应,从而将抗体固定在电极上。最后,用牛血清白蛋白(BSA)封闭电极表面的非特异性结合位点。从而率先构建了基于L-半胱氨酸膜增强鲁米诺电致化学发光的免疫传感器用于免疫分析。由于AuNPs和L-半胱氨酸自组装膜同时被用于放大鲁米诺的电致化学发光信号,该传感器的性能得到了极大的改善。因此,该传感器具有高的灵敏度和宽的线性范围,其检测AFP的线性范围为0.001-20ng/mL,检出限为0.33pg/mL(S/N=3)。此外,该传感器的检测结果具有良好的重现性,可用于临床诊断。2、基于氧化锌纳米粒子和葡萄糖氧化酶修饰的石墨烯构建的高灵敏鲁米诺电致化学发光免疫传感器的研究本研究工作中,用氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和葡萄糖氧化酶(GOD)修饰的石墨烯作为标记物构建了原位生成过氧化氢作为共反应试剂的夹心法鲁米诺ECL免疫传感器。为了构建传感器的基底,我们用抗坏血酸还原氯金酸和氧化石墨烯(GO)制备了金纳米粒子AuNPs和石墨烯的复合物。上述制备的复合物修饰的电极具有良好的生物相容性和稳定性,为抗体的固定提供了良好的平台。然后,我们设计了ZnONPs和GOD功能化的石墨烯标记的二抗用于构建新型的夹心法ECL免疫传感器。由于GOD能原位生成过氧化氢和ZnONPs对鲁米诺-过氧化氢体系发光反应的催化作用,检测的灵敏度得到了极大的提高。将该传感器用于癌胚抗原(CEA)的检测,其检测的线性范围为10pg/mL-80ng/mL,检出限为3.3pg/mL(S/N=3)。因此,该放在策略在肿瘤标志物的检测中具有良好的应用前景。3、基于金包裹四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶修饰的L-半胱氨酸功能化的石墨烯构建的超灵敏的鲁米诺电致化学发光免疫传感器的研究本研究工作中,我们采用了酶和模拟酶的放大策略用于超灵敏的电致化学发光免疫分析。该方法使用了金包裹的四氧化三铁纳米粒子(Au@Fe3O4NPs)和GOD修饰的L-半胱氨酸功能化的石墨烯作为标记物构建夹心型的鲁米诺ECL免疫传感器用于AFP的检测。结果显示,上述纳米复合物标记的二抗能够极大地改善免疫传感器的检测性能。在最优的条件下,该免疫传感器用于AFP的检测,其线性范围可达0.1pg/mL到200ng/mL,其检出限为33fg/mL(S/N=3)。该传感器用于血清样品检测时,在整个线性范围内,其回收率为85.2-102.0%。因此,该方法可用于定量的免疫分析,为癌症病人血清中肿瘤标志物的超灵敏检测开辟了新的途径。