电致化学发光是通过电化学反应而产生的发光现象。具体来说,是通过电化学反应产生中间产物并释放大量能量形成激发态,然后在回到基态的过程中释放光子,导致发光现象的发生。电致化学发光检测技术具备低背景干扰,高检测灵敏度,易于操控等优点,因而被广泛应用到生物分子检测与疾病诊断等领域。电致化学发光的体系很多,概括之,主要有鲁米诺体系、过氧化草酸体系以及联吡啶钌或其衍生物体系等。在这些体系中,应用最广泛的体系是联吡啶钌或其衍生物的体系,基于联吡啶钌或其衍生物作为标记物并运用电致化学发光等技术作为检测手段,可用于各类生物目标分子的高灵敏度检测,且已在临床医学检测中发挥不容忽视的作用。主客体识别,即Host-Guest Recognition,描述两个及以上的分子或离子以独特的结构作用力相结合,这种作用力并非共价键,而是由氢键、π-π堆积作用、静电作用、范德华力和疏水作用等的一种或几种构成。在主客体识别过程中,称之为“主体”的部分通常是较大的有机分子或有机配体,称之为“客体”的部分通常是较小的离子或分子。主客体识别在超分子化学的研究中十分多见,可被应用于超分子构象的转换,也可被应用到传感器的构建用于检测目标分子或离子,或可被应用到移除环境中的有害物质,甚至可被应用到生物医疗领域实现对药物的有效传递。环糊精由于具备外缘亲水和内腔疏水的特殊分子结构,就可以通过提供一个疏水的结合位点,可以与一些小分子通过主客体识别作用形成包络物,从而构建不同类型的传感器,是非常重要的超分子化合物以及最为普遍应用的主体。若在环糊精分子上引入金属或其配合物,则可结合金属本身的氧化还原特性或光化学活性,加上环糊精本身对有机或无机分子的主客体识别特性,可大幅推动新型传感器的设计与应用。本论文主要研究三联吡啶钌环糊精衍生物的电致化学发光性质以及其对适配体的主客体识别能力,并基于上述特点,成功构建了新型电致化学发光适配体传感技术,分别实现对凝血酶和三磷酸腺苷的高灵敏检测。这不仅意味着本论文所提出的电致化学发光适配体传感技术在凝血酶和三磷酸腺苷的检测上获得了成功,更意味着本传感技术可应用于以凝血酶代表的蛋白分子的检测以及以三磷酸腺苷为代表的生物小分子的检测,极具应用价值。也因此可以依据本适配体传感技术的特点与原理,展望其今后在生物医疗领域、环境检测领域的广阔前景。本论文的创新之处在于充分利用了课题组自主合成的三联吡啶钌环糊精衍生物的特质,设计了无发光剂标记过程的新型适配体传感技术,操作简单、选择性好且灵敏度高,为适配体传感技术的构建提供了一条新的路径。本论文共分为三章。第一章绪论本章阐述了电致化学发光传感技术的发展现状,从电致化学发光的原理开始,论述了电致化学发光常用的发光体系及其特点,包括酰肼类化合物体系、过氧化草酸体系、量子点体系、联吡啶钌及其衍生物的体系,其中联吡啶钌及其衍生物的体系为重点研究对象。之后又从电致化学发光在生物传感技术领域的应用出发,分别介绍了电致化学发光DNA传感器、免疫传感器与生物小分子传感器。另外,本章又引入了主客体识别的概念,并介绍了主客体识别在传感技术中的应用,包含分子检测、药物传递及环境有害物质的移除,突出主客体识别具备现实实用意义。然后,本章对金属环糊精衍生物及其研究现状做了简单介绍。本章最后阐明了本论文的研究目的及意义。第二章基于三联吡啶钌环糊精衍生物构建电致化学发光传感技术测定凝血酶本章介绍了基于三联吡啶钌环糊精衍生物构建电致化学发光发光适配体传感技术检测凝血酶,主要是利用三联吡啶钌环糊精衍生物的高效电致化学发光性质以及其对客体分子(凝血酶适配体)的识别能力。前者可提高电致化学发光适配体传感技术的灵敏度,后者则能为传感技术的构建省去发光剂标记的过程。首先在玻碳电极表面修饰上凝血酶适配体,若待测液中不存在凝血酶,则三联吡啶钌环糊精衍生物可通过主客体识别连接到电极表面并产生强电致化学发光信号。若待测液中存在凝血酶,则凝血酶与其适配体会形成稳定的生物复合物结构,阻碍三联吡啶钌环糊精衍生物与凝血酶适配体的主客体识别,导致电极表面三联吡啶钌环糊精浓度的降低,表现为电致化学发光信号的显著下降。根据前后电致化学发光信号强度差,可判断待测液中凝血酶的浓度。本章介绍的新型适配体传感技术对凝血酶的检测限达到了0.1pM,同时又操作简单具备创新性,为凝血酶的检测、或者说生物的蛋白的检测提供了一种新方法。第三章基于三联吡啶钉环糊精衍生物构建新型电致化学发光传感技术检测三磷酸腺苷本章详细论述了新型电致化学发光主客体识别适配体传感技术的构建及其对三磷酸腺苷的高灵敏度测定。此传感技术的核心是对三联吡啶钌环糊精衍生物特性的充分利用,不管是其高效的电致化学发光特性,还是与三磷酸腺苷适配体间的主客体识别作用。实验机理为在玻碳电极表面修饰三磷酸腺苷适配体,在与三联吡啶钌环糊精衍生物主客体识别后可检测到强电致化学发光信号。若体系中存在三磷酸腺苷,电极表面的适配体就会与其结合,因而限制了适配体与三联吡啶钌环糊精衍生物的主客体识别,导致电致化学发光信号强度的下降。因此可根据此原理实现对三磷酸腺苷的测定,且其检测限为0.01nM。同时,此适配体传感技术可被广泛应用于生物小分子的检测,具有较为广阔的应用前景。