基于二硫化钼纳米材料和三联吡啶钌电化学发光体系构建与应用

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电致化学发光(ECL)有着电化学和光学固有的优点,如成本低、操作简单、灵敏度高、选择性好等,而受到了广泛地关注。在众多的ECL发光物质当中,三联吡啶钌Ru(bpy)32+有着ECL发光稳定性,但Ru(bpy)32+必须要在共反应剂的协助下才能产生很强的ECL发光信号。纳米材料由于其优良性质近几年来被广泛应用在ECL发光体系中。石墨烯、黑磷等纳米材料被证实可以当作Ru(bpy)32+共反应剂。因此,本论文基于二硫化钼纳米材料开发了两款生物传感器用于不同分析物的检测。本论文第一章对ECL和二硫化钼纳米材料研究进展进行了概述。首先详细地介绍了ECL的发展历程、发光原理、发光体系以及其在各领域的应用,并且着重介绍了ECL在生物传感器领域的应用;紧接着详细介绍了二硫化钼的结构、性质、制备方法以及其应用。本论文第二章为实验部分,将实验中的所需试剂及仪器均列举出来,介绍了纳米材料的制备、传感器的构建以及实验方法。本论文第三章构建了一款基于MoS2NS作为Ru(bpy)32+新型共反应剂和四二茂铁信号标记物高效猝灭ECL发光的电化学发光生物传感器,并且将其用于对目标DNA灵敏检测。通过80%N-甲基吡咯烷酮超声辅助液相剥离方法制备的MoS2NS平均尺寸大约为150 nm,并研究了其ECL和电化学行为,结果表明MoS2NS可以作为Ru(bpy)32+一种新型共反应剂。同时由于MoS2NS对单链DNA有着亲和力,加入单链探针DNA,探针DNA通过范德华力被固定在修饰电极表面,四二茂铁有着比二茂铁更高效的Ru(bpy)32+ECL发光猝灭效果,致使ECL发光信号显著降低;加入目标DNA后使末端标记四二茂铁的探针DNA从电极表面脱落从而导致信号的变化,实现对目标DNA检测。该传感器可以实现从1f M到0.1 n M线性范围内对目标DNA的检测,并且检测限为0.15 f M。MoS2NS/Ru(bpy)32+新型ECL发光体系为构建更多的生物传感器提供了一个新的思路。并且新合成的信标化合物四二茂铁对Ru(bpy)32+ECL发光有着高效的猝灭效果,为后期基于四二茂铁和Ru(bpy)32+而构建多种多样的ECL传感器提供了研究基础。本论文第四章合成了Au@MoS2纳米材料,首先通过扫描电子显微镜表征了该Au@MoS2纳米材料的形态和尺寸,结果表明其平均尺寸大约为180 nm。其次研究了该Au@MoS2纳米材料ECL和电化学行为,发现Au@MoS2纳米材料可以催化Ru(bpy)32+氧化过程,从而促进Ru(bpy)32+产生很强的ECL发光信号。基于Au@MoS2/Ru(bpy)32+新型ECL发光体系,本论文构建了一款ECL生物传感器用于多巴胺的检测。将修饰材料固定在电极表面,既可以减少实验成本,又可以实现随插随用,方便快速地对多巴胺进行检测。该传感器可以实现从0.1 n M到10μM线性范围内对多巴胺的检测,并且检测限为0.012 n M。值得注意的是该传感器适合在中性环境中,所以该传感器平台适合于生物传感器的构建。
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