基于鲁米诺及其衍生物的固相增强型电化学发光生物传感器的构建

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生物传感器是生物元件与传感元件组成的分析装置,对酶、抗体、细胞等进行检测,具有灵敏度高和成本低等优点。电化学发光法作为一种先进的分析技术,目前已被广泛应用于众多领域。近年来,科研工作者仍在对发光功能化纳米材料进行探索。本论文以合成优异的发光功能化纳米材料,构建灵敏稳定的响应界面,制备精准高效的固相增强型电化学发光生物传感器为研究主题,展开了如下工作。1.采用滴涂和电聚合法制备了聚(苯胺-鲁米诺-多壁碳纳米管)纳米复合材料。首先在石墨电极(GE)表面涂覆多壁碳纳米管(MWCNTs)层,待自然晾干后置于酸性溶液中电聚合,可得到聚(苯胺-鲁米诺-多壁碳纳米管)复合材料。利用醛胺缩合反应将捕获探针DNA(c DNA)通过酰胺键连接到聚(苯胺-鲁米诺-多壁碳纳米管)复合材料修饰的电极表面,接着靶DNA与二茂铁标记DNA(Fc-DNA)可以在上述修饰电极表面层层杂交,形成夹心结构。在杂交过程中,电极表面Fc-DNA的数量与靶DNA数量成正相关。其次,Fc对鲁米诺的ECL反应具有催化作用,有效地增强了ECL传感器的信号输出,提高了对靶DNA检测的灵敏度。在含有和不含有过氧化氢的碱性缓冲溶液中对该生物传感器进行了研究。在最佳条件下,当目标物质浓度在1.0×10-15~1.0×10-~7 mol·L-~1范围内时,ECL信号逐渐增强,相对ECL信号与浓度对数呈现出令人满意的线性,在不存在H2O2的情况下,检出限为6.8×10-16 mol·L-~1,在存在H2O2的情况下,检测限为2.4×10-17 mol·L-~1。2.采用滴涂和电聚合法制备了聚(苯胺-N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺-氧化石墨烯)Poly(aniline-ABEI-GO)纳米复合材料。以该纳米复合材料为传感界面,构建了两种夹心型电化学发光DNA传感器。第一种三明治型电化学发光DNA传感器以Fc@Au NPs作为电化学发光强度控制器,多个Fc连接在Au NPs上,显著的提高了电化学发光信号。在最佳实验条件下,当目标DNA浓度在1.0×10-17~1.0×10-~7 mol·L-~1范围内时,ECL信号逐渐增强,且将ECL信号与浓度对数作图后发现具有良好的线性,检出限为9.7×10-18 mol·L-~1。为了对比出Fc@Au NPs分子群卓越的增敏效果,第二种夹心型电化学发光DNA传感器以Fc作为电化学发光强度控制器,在最佳实验条件下,当目标物质浓度在1.0×10-13~1.0×10-~7mol·L-~1范围内时,ECL信号逐渐增强,再将ECL信号与浓度对数作图,发现仍具有令人满意的线性,检出限为:8.5×10-14 mol·L-~1。通过对比,该实验证明了Fc@Au NPs对降低传感器的检出限具有重要意义。3.采用滴涂和电聚合法制备了聚(苯胺-N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺-金核钴壳)Poly(aniline-ABEI-Aucore Coshell)纳米复合材料。首先合成了金纳米粒子并将其作为种子,接着通过还原钴盐制备钴壳,最终制得了金核钴壳纳米粒子并将其涂覆在石墨电表面,待自然晾干后将其置于酸性溶液中电聚合,可得到聚(苯胺-N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺-金核钴壳)复合材料。最后对其进行了SEM、CV、UV和ECL表征。研究结果表明,金核钴壳不仅合成方法简单,产物粒径和结构可控,还可有效提高纳米复合材料的ECL信号强度。基于该复合纳米材料,构建了一种灵敏迅速的ECL免疫传感器,实现了对肌钙蛋白(c Tn I)的痕量分析。在最佳实验条件下,当目标物质浓度在1.0×10-15~1.0×10-~8 g·m L-~1范围内时,将ECL信号与浓度对数作图后发现具有良好的线性,检出限为3.47×10-16 g·m L-~1,且该免疫传感器可用于实际样品中c Tn I的检测。
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