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疾病标志物在疾病的早期诊断、预防、治疗中发挥着重要作用。因此，研发高特异性和灵敏度的疾病标志物检测方法在疾病的早期诊断中有着重要意义。电化学发光生物传感器目前已经广泛应用于环境监测、医学分析和食品安全等领域。石墨烯基复合材料以其优异的导电性、大的比表面积、良好的化学稳定性和生物相容性等优势，应用在电致发光免疫传感器中能够显著降低背景信号，缩短信号响应时间，提高传感器的检测灵敏度。特别是复合材料表面的大量亲水官能团，例如羰基、羟基、羧基等利于发光体和免疫分子的固化，这些优势让它在电致发光传感策略中的应用方面具备无限的潜力。本文制备了一系列具有高ECL效率和稳定性的发光体功能化的石墨烯复合材料，并应用于生物传感器的构建和疾病标志物的检测，旨在为疾病的早期临床诊断提供了一些方法学依据。本文的研究内容和主要成果如下:
1)本节中，利用鲁米诺功能化铂纳米粒子负载到石墨烯片表面形成（Lu-Pt@GS）复合物，以此构建了一个无标记型免疫传感器用于前列腺特异性抗原（PSA）的检测。其中，鲁米诺同时作为发光试剂和还原剂，在石墨烯片表面原位还原铂纳米粒子，不仅利用其良好的导电性增强了整个体系的电致发光效率，也作为贵金属为抗体的固定提供了大量的活性位点。采用单循环脉冲模式在以过氧化氢（H2O2）为共反应剂时能够强且稳定的ECL信号，选择该电化学模式的优势在于可以防止H2O2和鲁米诺的连续反应。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至10ng/mL的PSA有着良好的ECL响应，检出限为0.3pg/mL，并且传感器表现出良好的重复性、选择性和稳定性。
2)本节设计了一种基于银/磷酸银/氧化石墨烯（Ag/Ag3PO4/GO）复合材料作为传感平台和抗体载体的新型无标记型ECL免疫传感器用于PSA检测。Ag3PO4纳米粒子首次被提出用于固态ECL检测的新型发光体，并提出了可能的发光机理。氧化石墨烯以其大的比表面积和优良的导电性，被使用作为Ag3PO4纳米粒子的载体，它的引入不仅有助于增强整个ECL系统的电子转移，而且进一步提高了免疫传感器的灵敏度。鉴于银纳米粒子优异的生物相容性，通过银氨键固定抗体能够有效维持抗体活性，提升免疫识别度。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的PSA有着良好的ECL响应，检出限为0.3pg/mL，同时传感器表现出良好的重复性、选择性和稳定性。
3)本节设计了一种共振能量转移体系以Ag3PO4作为能量供体以铂金核壳纳米花Pd@Au作为能量受体，并用于ECL免疫传感器的构建和胰岛素检测。使用Ag/Ag3PO4/GO复合材料作为传感基底用于捕获一抗。氧化石墨烯表现出大的比表面积、良好的导电性以及生物相容性能够Ag3PO4、一抗、Ag NPs的负载量，并且有着良好的催化性能加速硫酸根阴离子自由基的生成，从而加速Ag3PO4的ECL激发，而Pd@Au作为二抗标记物。Ag3PO4作为能量供体，其ECL光谱与作为能量受体的Pd@Au吸收光谱存在细微重合，导致ECL强度明显降低。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的胰岛素有着良好的ECL响应，检出限为0.02pg/mL。这种电致发光-共振能量转移策略在低浓度疾病标记物的早期检测中有着广阔的应用前景。
4)在本节中，研发了一个电致发光-共振能量转移（ECL-RET）模型并用于免疫传感器的构建和胰岛素的检测，其中使用硫化银锌（ZnIn2S4）作为能量供体，以金修饰的二氧化硅纳米颗粒（Au@SiO2NPs）作为能量受体。通过简单的一步水热法在还原性氧化石墨烯表面原位还原ZnIn2S4纳米片（ZnIn2S4/RGO），该复合物在以过硫酸钾（K2S2O8）为共反应剂时发射出宽波长370~720nm的ECL信号。当负载银纳米粒子后，其551nm ECL强度明显提升，这得益于还原性氧化石墨烯的形态学与电性优势。对此，制备了紫外可见吸收光谱在450~650nm的Au@SiO2NPs作为与Ag/ZnIn2S4/RGO光谱匹配的ECL能量受体。由于良好的光谱重叠，Au@SiO2NPs可以显著抑制ZnIn2S4的ECL发射，降低ECL强度。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的胰岛素有着良好的ECL响应，检出限为0.034pg/mL。这种高效的ECL-RET免疫传感模型在胰岛素和人类血清中其他生物标志物的早期诊断中极具潜力。
1)本节中，利用鲁米诺功能化铂纳米粒子负载到石墨烯片表面形成（Lu-Pt@GS）复合物，以此构建了一个无标记型免疫传感器用于前列腺特异性抗原（PSA）的检测。其中，鲁米诺同时作为发光试剂和还原剂，在石墨烯片表面原位还原铂纳米粒子，不仅利用其良好的导电性增强了整个体系的电致发光效率，也作为贵金属为抗体的固定提供了大量的活性位点。采用单循环脉冲模式在以过氧化氢（H2O2）为共反应剂时能够强且稳定的ECL信号，选择该电化学模式的优势在于可以防止H2O2和鲁米诺的连续反应。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至10ng/mL的PSA有着良好的ECL响应，检出限为0.3pg/mL，并且传感器表现出良好的重复性、选择性和稳定性。
2)本节设计了一种基于银/磷酸银/氧化石墨烯（Ag/Ag3PO4/GO）复合材料作为传感平台和抗体载体的新型无标记型ECL免疫传感器用于PSA检测。Ag3PO4纳米粒子首次被提出用于固态ECL检测的新型发光体，并提出了可能的发光机理。氧化石墨烯以其大的比表面积和优良的导电性，被使用作为Ag3PO4纳米粒子的载体，它的引入不仅有助于增强整个ECL系统的电子转移，而且进一步提高了免疫传感器的灵敏度。鉴于银纳米粒子优异的生物相容性，通过银氨键固定抗体能够有效维持抗体活性，提升免疫识别度。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的PSA有着良好的ECL响应，检出限为0.3pg/mL，同时传感器表现出良好的重复性、选择性和稳定性。
3)本节设计了一种共振能量转移体系以Ag3PO4作为能量供体以铂金核壳纳米花Pd@Au作为能量受体，并用于ECL免疫传感器的构建和胰岛素检测。使用Ag/Ag3PO4/GO复合材料作为传感基底用于捕获一抗。氧化石墨烯表现出大的比表面积、良好的导电性以及生物相容性能够Ag3PO4、一抗、Ag NPs的负载量，并且有着良好的催化性能加速硫酸根阴离子自由基的生成，从而加速Ag3PO4的ECL激发，而Pd@Au作为二抗标记物。Ag3PO4作为能量供体，其ECL光谱与作为能量受体的Pd@Au吸收光谱存在细微重合，导致ECL强度明显降低。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的胰岛素有着良好的ECL响应，检出限为0.02pg/mL。这种电致发光-共振能量转移策略在低浓度疾病标记物的早期检测中有着广阔的应用前景。
4)在本节中，研发了一个电致发光-共振能量转移（ECL-RET）模型并用于免疫传感器的构建和胰岛素的检测，其中使用硫化银锌（ZnIn2S4）作为能量供体，以金修饰的二氧化硅纳米颗粒（Au@SiO2NPs）作为能量受体。通过简单的一步水热法在还原性氧化石墨烯表面原位还原ZnIn2S4纳米片（ZnIn2S4/RGO），该复合物在以过硫酸钾（K2S2O8）为共反应剂时发射出宽波长370~720nm的ECL信号。当负载银纳米粒子后，其551nm ECL强度明显提升，这得益于还原性氧化石墨烯的形态学与电性优势。对此，制备了紫外可见吸收光谱在450~650nm的Au@SiO2NPs作为与Ag/ZnIn2S4/RGO光谱匹配的ECL能量受体。由于良好的光谱重叠，Au@SiO2NPs可以显著抑制ZnIn2S4的ECL发射，降低ECL强度。在最佳条件下，所构建的传感器对线性范围为1pg/mL至80ng/mL的胰岛素有着良好的ECL响应，检出限为0.034pg/mL。这种高效的ECL-RET免疫传感模型在胰岛素和人类血清中其他生物标志物的早期诊断中极具潜力。