基于高性能量子点材料的新型双极分析检测体系的构建及其应用

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电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)是一种检测灵敏度高、操作成本低、应用范围广的技术,在分析检测领域内极具发展潜力。目前,ECL传感器的发光材料以钌基分子为主。随着材料科学的发展,越来越多的新型发光体展现出了卓越的ECL性能,但是一些固有缺陷,如疏水性、溶剂依赖和聚集诱导猝灭等问题,极大限制了这些材料在ECL传感方面的应用。双极电极(Bipolar Electrode,BPE)可以很好地解决这些问题,双极系统本身具有的两个分隔的空间单元,具备生物分子检测和稳定ECL产生的必要条件。因此,研究基于双极电极的电化学发光体系对进一步拓宽ECL传感的应用范围具有重要的意义。本论文通过研究新型发光体性质和双极电化学体系的特点,提出了一种适用于多种生物分子检测并同时确保稳定高效ECL响应的双极电化学发光分析检测平台,致力于将更多的新型材料应用于电化学发光并拓宽其生物分析检测的适用范围。主要工作分为以下四个部分:(1)通过一种模板辅助自组装法制备了四苯乙烯衍生物聚集体,并在乙腈溶液中观察到了ECL现象,其聚集态的ECL强度相比单体提高了近20倍。该分子作为一种新型发光体,有望在ECL传感和分析检测领域展现出更广阔的应用前景。(2)通过一种配体辅助再沉淀法合成了CsPbBr3(Quantum dots,QDs),并在乙腈溶液中观察到了CsPbBr3 QD的ECL。通过对CsPbBr3 QD电化学和ECL的分析,提出了一种合理的ECL机理,并分别研究了溶剂极性和氧化电位对CsPbBr3 QD的ECL的影响。结果表明,在较低的氧化电位下,CsPbBr3 QD在非极性溶剂中,量子产率较高且具有良好的稳定性。(3)通过电聚合法制备了分子印迹传感器并将其作为传感端,将Ru(bpy)32+/TPr A体系作为ECL报告端,通过双极电极实现传感极和报告极的电耦合,建立闭式双极电化学发光检测平台(closed-Molecular imprinted ploymer-Bipolar Electrochemiluminescence,c-MIP-BPECL)平台应用于多巴胺的分析检测。所建立的检测平台在2.0×10-7-2.6×10-4 M和2.6-6.2×10-4 M的线性范围内具有出色的检测性能,检测限(LOD)为1.0×10-7 M。此外,该研究证明分子印迹技术可以有效提升双极体系的灵敏度和选择性,这为分子印迹和双极电化学发光的结合提供了新的研究思路。(4)通过将双极电极引入电化学发光,建立了一个基于一系列新型发光体的双极电化学发光检测平台(Closed Bipolar-Electrochemiluminescence,CBP-ECL),该平台可以分离水性介质中对目标分子的识别体系,并在有机相中生成稳定且高强度的ECL信号。所建立的分析检测平台对H2O2进行检测,线性范围为2.0×10-5-1.2×10-2 M,检测限(LOD)为9.2×10-8 M。该研究利用闭式双极电极空间分离的结构特点构建了新型双极检测平台,这为新型发光试剂的ECL传感应用提供了新的解决思路。本论文通过合成及研究四苯乙烯衍生物、钙钛矿量子点等新型发光材料的ECL特性,在此基础上结合分子印迹技术,创新性的设计了双极电化学发光平台应用于多巴胺的检测,并进一步利用闭式双极电极的结构特征,设计了适用于两相的双极电化学发光平台,大大拓宽了ECL试剂的应用范围,对进一步开发高灵敏、高分辨和高通量的新一代分析检测仪器具有重要意义。
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