电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)是一类由电化学控制使得发光试剂在电极上发生氧化还原反应,从而产生的化学发光现象,因此它兼有电化学和化学发光的优势。ECL技术用电信号激发,并检测产生的光信号,在检测过程中基本没有激发信号的背景干扰,加上灵敏的光学检测技术使得这种方法有着很高的灵敏度。Ru(bpy)32+作为常用的ECL发光试剂,由于其具有高量子产率、水溶性好、稳定性好等优点,不仅被直接广泛应用在ECL生物传感分析中,还催生了很多新型发光试剂的产生(如Ru(bpy)32+@SiO2)。双极电极(Bipolar Electrode,BPE)上的ECL分析,是近期ECL研究领域的一大热点,特殊的电极构造便利了生物微芯片的集成和制作,便于实现多种物质的同时分析以及可视化检测。我们课题组在前期的研究中发展了多种基于Ru(bpy)32+/TPrA发光体系和双极电极构型的生物分析方法。本论文构造了新型闭合式双极电极阵列芯片,用于不同肿瘤标志物的同时可视化ECL检测。另外我们设计了一种新的双识别生物传感方法用于肿瘤细胞的高特异性识别和捕获,同时将其应用于HL-60细胞的定量分析检测当中。具体开展了以下两方面的工作:　　1.闭合式双极电极阵列芯片对肿瘤标志物的可视化电致化学发光检测　　这里我们设计了一个新颖的ECL成像平台,即基于闭合式双极电极(C-BPE)阵列芯片实现了不同肿瘤标志物的同时检测。这块芯片由两组分离的管道阵列组成:检测管道阵列以及感应管道阵列,两者之间通过氧化铟锡(ITO)表面的一组导电的平行BPE形成通路。同时,在平行的BPE两侧分别设计了一个长方形ITO条带作为驱动电极使用。当在BPE的阴极一端电沉积上金薄层(Au films)后,我们通过免疫反应或者DNA互补的方式将纳米生物探针修饰到BPE的阴极表面。这些纳米生物探针包括生物识别元件(比如适配体或者抗体),以及一种新颖的电化学标记物一硅球包裹的硫堇纳米粒子(Th@SiO2NPs)。其中Th@SiO2纳米探针既作为识别探针使用,又作为信号放大探针使用。由于BPE是等势体,处于BPE阴极的Th@SiO2NPs可以通过一定的法拉第反应达到间接调节BPE阳极Ru(bpy)32+/TPrA体系的ECL信号的目的。因此,通过在感应管道中的BPE阴极端形成特定的响应表面,使得检测管道中BPE阳极端Ru(bpy)32+/TPrA体系的ECL图像有所不同,可以实现不同肿瘤标志物(包括三磷酸腺苷(ATP)、前列腺特异性抗原(PSA)、α-胎蛋白(AFP)以及凝血酶)的同时检测。结果表明,该ECL可视化平台能够实现高灵敏检测,同时检测结果重现性很好。这种方法为借助生物芯片实现简单、灵敏、高效以及高通量的检测提供了新的思路。　　2.闭合式双极电极-电致化学发光法对肿瘤细胞的高特异性检测　　本工作中,我们基于(C-BPE)-ECL方法提出了一个生物传感新方法用于肿瘤细胞的特异性识别、捕获和检测,其中使用到了双肿瘤标志物。该装置由两部分组成:包含两个管道(感应管道和检测管道)的PDMS芯片使得一个U型ITO BPE形成电回路。在BPE的阴极,我们通过三明治结构修饰上识别分子-叶酸(FA)以及适配体,进行肿瘤细胞的定量分析检测。基于FA与肿瘤细胞的细胞膜表面过表达的叶酸受体之间具有很强的亲和力,并且石墨烯-Au复合物具有强导电性,我们的检测方法能够实现HL-60细胞的灵敏检测,检测限低至能于30μL细胞悬浮液中检测到其中的18个细胞。对照实验表明该三明治结构能够特异性地捕获和识别目标细胞。