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量子点(quantum dots,QDs),又称半导体纳米晶,在发光材料研发、光敏传感器构建、荧光探针标记以及生物成像等方面均具有广阔的前景,其光、电特性研究和分析应用已经发展成为一个涉及多学科的交叉研究领域。迄今,基于QDs的高灵敏生物分析已在DNA传感、多组分免疫检测、细胞成像以及活体观察等领域实现,结合QDs在光学和电化学两方面优势的光电化学(photoelectrochemistry,PEC)分析也逐渐发展起来。其中,基于DNA功能化QDs的光电传感方法将QDs具有的独特性质、DNA可控的多功能性与光电化学检测技术的优点相结合,已成为当前生命分析领域的研究热点之一。本论文基于DNA功能化量子点及其纳米复合物的制备,围绕新型光电传感器的构建与分析新方法,开展了以下四个方面的工作:1.基于目标诱导适配体结构转换的Pb2+光电传感研究基于目标诱导适配体(aptamer)结构转换、还原氧化石墨烯的信号放大及CdS量子点(QDs)和金纳米粒子(AuNPs)之间的共振能量转移(RET),设计了一种“signal-on”的光电传感策略用于Pb2+检测。同时,采用层层自组装构建了 RGO/CdS/aptamer光电传感平台,并用电化学交流阻抗进行表征。作为一种信号淬灭单元,AuNP-labeled DNA能够与aptamer进行杂交并固定在电极表面,通过QDs与AuNPs之间的RET,猝灭体系的光电流。在Pb2+存在时,Pb2+能够占据电极表面的结合位点并诱导aptamer形成G-四联体,利用其空间位阻有效抑制aptamer与AuNP-labeled DNA的杂交,恢复光电流。在优化条件下,这种PEC传感器具有较宽的线性范围(0,1-50nM),较低的检测限(0.05 nM),良好的选择性与优良的稳定性,并成功用于环境水样的检测。2.基于hemin催化反应原位生成电子接受体的光电DNA传感策略采用层层修饰的方法成功构建了hemin标记的三链分子信标(hemin-labeled THMB)传感平台,并利用hemin-labledDNA催化H202降解原位产生电子接受体02,设计了一种新型的光电传感策略用于DNA定量检测。其中,hemin与DNA的共价结合提高了hemin的水溶性,减少了分子间的聚集,使其催化性能增加。此外,CdTe QDs作为光活性物质能够使吸收波长扩展到近红外区域,有利于光电转换效率的提高。hemin在电极表面催化H202原位降解产生的大量02可导致光电流的增加。当目标DNA存在时,THMB的颈环结构被打开,释放出hemin,降低光电流。在优化条件下,该传感器的线性范围为1-1000 pM,最低检测限为0.8 pM,具有很高的灵敏度、优异的选择性与较好的稳定性。3.基于催化发夹自组装原位生成卟啉-DNA复合物的光电传感研究基于催化发夹自组装与FeTMPyP和dsDNA之间的沟槽作用,设计并利用FeTMPyP@dsDNA复合物构建了一种信号放大的光电生物传感器。研究表明,在高温与高碱性条件下,FeTMPyP@dsDNA仍具有很好的稳定性,能够催化luminol原位产生化学发光,是一种性能优异的光电诱导单元。当目标DNA存在时,它可以诱导CHA循环反应,将dsDNA固定到电极表面,并与FeTMPyP结合构建了FeTMPyP@dsDNA/CdS/ITO 修饰电极。在 luminol-H202-PIP 体系中,以化学发光作为光源,使CdS QDs产生电子-空穴对,从而发生电荷传递,增强体系的光电流响应。在优化条件下,该传感器的线性范围为5-10000 fM,最低检测限为2.2 fM,具有优异的选择性、较好的稳定性与良好的重现性,其传感策略不仅扩宽了光电化学领域的应用范围,更为生物分析法的发展注入了新活力。4.基于CdS/MoS2异质结新型光电传感器的构建与DNA检测结合催化发夹自组装(CHA)所形成的hemin-DNA化学发光单元,提出了一种CdS/MoS2异质结增强的光电传感器用于DNA超灵敏检测。当电极表面依次修饰MoS2 QDs与CdS QDs时,两者接触可产生异质结,从而增强载流子的分离效率,抑制电子-空穴对的复合,使光电流增加2.8倍。这种较高的光电转换效率可通过考察CdS/ITO与CdS/MoS2/ITO修饰电极的电子传递时间和电子寿命进一步证明。当目标DNA存在时,它能够引发CHA循环反应并将双hemin标记的DNA探针固定到电极表面,从而催化H202产生luminol化学发光作为激发光源,增强体系的光电流响应。在优化条件下,该光电分析方法具有较宽的检测范围(10-15-10-10M)、较低的检测限(0.39fM)、良好的选择性和重复性,在分子诊断与生物分析中有良好的应用前景。