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论文首先介绍了化学发光和化学发光分析的原理,综述了化学发光功能化纳米材料及其在免疫分析中的应用研究现状。近年来,纳米材料特别是金纳米粒子由于其独特的物理和化学性质,已被广泛地应用于免疫分析中。金纳米粒子在化学发光免疫分析(CLIA)中作为标记物、催化剂、功能化分子的载体等用于纳米尺度的分析探针和分析界面的构建,已经成为提高化学发光分析灵敏度的一个重要策略。目前化学发光免疫分析主要基于标记技术的分析方法,存在步骤复杂、耗时长、成本高昂等问题,因此开发高灵敏度、低成本、简便快速的无标记免疫分析法是该领域一个重要的发展趋势。化学发光试剂单功能化的纳米金作为纳米探针和纳米界面,已经成功用于免疫传感和DNA分析。为了实现超灵敏生物分析,本课题组发展了高发光效率的发光试剂/催化剂双功能化纳米材料,然而其表面覆盖率较高,难以连接抗体、DNA、适配体等识别分子,在生物分析中的应用受到限制。本论文针对化学发光和催化剂功能化纳米金组装策略的设计及其在无标记化学发光免疫分析中的应用这一研究主题,先将N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)功能化纳米金(ABEI-GNPs)与识别分子抗体组装,再利用封闭剂牛血清白蛋白(BSA)上丰富的氨基和羧基直接螯合化学发光催化剂Co2+,实现信号放大。基于该催化剂放大的多功能化金纳米分析界面,构建了一种无标记化学发光免疫分析传感器,成功应用于对人免疫球蛋白G(hIgG)和早期急性心肌梗死(AMI)标志物心型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)的灵敏检测。主要研究内容如下:通过ABEI功能化纳米金、抗体、BSA和Co2+的层层组装,制备了一种同时具有优异的化学发光、催化和免疫活性的多功能化纳米金复合材料。通过透射电镜(TEM)、圆二色谱(CD)、琼脂糖凝胶电泳、Zeta电势、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等方法,表征了该多功能化纳米金的形貌、结构组成和组装过程。抗体分子首先通过静电吸附、疏水和弱共价相互作用连接到ABEI-GNPs表面,BSA用于封闭纳米金表面未结合的位点。最后,通过BSA的螯合作用将Co2+进一步组装到纳米金表面,得到Co2+-BSA/antibody/ABEI-GNPs复合材料。我们优化了 Co2+-BSA/antibody/ABEI-GNPs复合材料的合成条件,研究了其化学发光性质,发现其具有优异的化学发光特性,其光强比ABEI-GNPs高近300倍。探讨了该材料强化学发光的机理,提出Co2+能催化H2O2的分解,生成OH·-和O2·-自由基,BSA中的-COO-可与O2·-反应产生-CO4·2-自由基,加速化学发光反应。同时,金纳米粒子可以在化学发光反应过程中促进自由基生成和电子转移。因此,BSA、钴离子和金纳米颗粒对ABEI-H202体系的协同催化作用,使该多功能化纳米金显示出优异的化学发光效率。Co2+-BSA/antibody/ABEI-GNPs复合材料可通过抗原-抗体特异性结合,对不同浓度的抗原作出响应。发现连接抗原后,化学发光强度降低。探讨了化学发光信号抑制机理,提出免疫反应导致了纳米金的聚集、粒子间距离减小,金纳米对其表面ABEI氧化物发光的粒子内和粒子间猝灭效应增强,从而导致了化学发光信号的降低。基于降低的化学发光信号,以hIgG作为模型抗原,相应的羊抗人IgG抗体作为识别分子,构建了一种无标记化学发光免疫传感器,用于hIgG的检测。我们对实验条件进行了优化,并对分析性能进行了研究。该传感器的线性范围为1.0fM至1.0nM,检测限为0.13fM。该免疫传感器线性范围较宽、检测限低,具有很好的稳定性和选择性,并且可应用于人血清样品的检测。进一步研究表明该无标记化学发光免疫传感策略是一种通用策略,也可用于H-FABP的测定,线性检测范围为10.0fM至10.0nM,检测限为7.8fM,且具有较好的选择性。该免疫传感器在临床诊断等领域具有重要的应用前景。