SEECL传感器的构建及其在呼出气体冷凝液分析中的应用研究

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检测呼出气体冷凝液(EBCs)中的生物标志物是一种非侵入性诊断方法。近年来贵金属纳米粒子的局域表面等离子共振(LSPR)应用于电化学发光(ECL)领域,增强电化学发光的灵敏度,被称为表面增强电化学发光(SEECL)。本论文基于电化学发光技术构建高灵敏度检测传感器,用于检测EBCs中一种或几种癌症标志物。主要研究内容如下:(1)构建了一种基于SEECL与共振能量转移(RET)结合的高灵敏度传感器。金纳米粒子功能化的石墨类氮化碳纳米杂化物(Au-g-C3N4 NHs)的发射峰与钌联吡啶(Ru(bpy)32+)的吸收峰在460 nm处有良好的重叠,因此可以作为能量转移的供体,而掺杂Ru(bpy)32+的金-二氧化硅纳米粒子(Au@Si O2-Ru)被用作在620 nm处发射的能量转移受体。Aptamer 1(Apt1)通过金巯键(Au-S bond)修饰在Au-g-C3N4 NHs表面,Aptamer 2(Apt2)通过生物素-链霉亲和素相互作用修饰在Au@Si O2-Ru表面。CEA存在时,Au-g-C3N4 NHs-Apt1-CEA与Apt2-Au@Si O2-Ru之间形成夹层结构,发生能量转移,Ru(bpy)32+在620 nm处的ECL增强,实现对EBCs中CEA进行高灵敏度检测。(2)制备了一种基于SEECL成像的多重检测免疫传感器,用于同时检测EBCs中癌胚抗原(CEA)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、鳞状上皮细胞癌抗原(SCC)。Au@Si O2-Ru内层的Au NPs的LSPR可增强Ru(bpy)32+的ECL信号,通过抗原与抗体夹心结构特异性识别目标抗原。此外,为实现多目标检测,设计16孔电极阵列,结合恒电位法(电流-时间曲线法)在s COMS相机下成像,不同电极孔的信号对应不同的目标物,实现了对三种癌症标志物的同时检测。(3)制备了一种基于DNA水凝胶的SEECL成像的多重检测传感器。寡核苷酸(ss DNA)与透明质酸共价形成DNA水凝胶,将菲啰啉钌(Ru(phen)32+)嵌入DNA双链和水凝胶中,缩短Ru与电极的距离。此外,嵌入Au@Si O2增加了水凝胶的导电性且Au NPs的LSPR可增强Ru的发光强度。三条ss DNA互补碱基搭建“H”型结构,ss DNA3一端的部分碱基与目标miRNA的碱基互补配对,当加入目标物时,miRNA将ss DNA3竞争下来,造成水凝胶解体,电极上的ECL信号会因此下降。该DNA水凝胶材料直接在电极阵列的电极孔中制备,根据不同目标物设计不同的ss DNA3,通过不同目标物对应的电极孔中水凝胶解体前后电极上ECL信号的变化(差值)实现定量检测EBCs中的miRNA-21和miRNA-155。
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