新型高灵敏固态电化学发光传感器的研究

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电化学发光(ECL)作为一种有力的分析方法,由于具有灵敏度高、操作简单、无背景信号等优点,在药物分析、环境检测、生物分析等领域中得到了广泛应用。随着纳米科学的蓬勃发展,很多纳米材料被应用到电化学发光领域中,用于构建新型高效电化学发光传感器,提高检测的灵敏度和稳定性等,进一步拓展电化学发光的应用范围。  本论文中,我们主要利用新型复合纳米材料的多重优点增强ECL信号,进而构建灵敏的ECL传感器。首先,将掺杂ECL分子的SiO2纳米粒子与石墨烯复合,结合二者高发光分子负载量及优异导电性的优势,构建了灵敏的ECL传感器;另外,将掺杂ECL分子的SiO2纳米粒子负载上共反应剂,制备新型自增强ECL复合物,增强ECL信号的同时简化实验体系,基于得到的复合物构建简单灵敏的ECL传感器;最后,将ECL分子及其共反应剂的混合液作为电纺前体,利用静电纺丝技术,一步简单制备具有较强ECL信号的自增强ECL纳米纤维膜,并直接用作电极,构建简单灵敏的ECL传感器。主要内容如下:  1.利用Ru(bpy)32+掺杂的SiO2纳米粒子(Ru-SiO2)负载大量Ru(bpy)32+分子及石墨烯优异导电性,大大增强体系ECL信号,从而提高检测的灵敏度。将Ru-SiO2与石墨烯结合发展了一种灵敏的ECL传感器,并用于三聚氰胺的分析检测。构建的ECL传感器对三聚氰胺的检测线性范围为1×10-13-1×10-8M,检测限低至10-13M数量级。对牛奶中的三聚氰胺进行检测,得到了满意的回收率。  2.将Ru-SiO2纳米粒子与AuNPs修饰的石墨烯(P-RGO@Au)复合,制备了P-RGO@Au@Ru-SiO2复合材料,基于该复合材料构建了一种新颖的三明治结构ECL免疫传感器,并将其用于HIV-1 p24抗原的检测。P-RGO@Au@Ru-SiO2复合物作为基底负载上目标抗体后作为ECL信标,当p24抗原存在时,通过抗原抗体之间的相互作用,连接到电极表面,产生ECL信号,依据ECL强度对p24抗原的进行分析。该传感器对p24抗原的检测线性范围为1.0×109-1.0×10-5 mg/mL,检测限为1.0×10-9 mg/mL,并具有良好的选择性、稳定性和重现性。另外,将构建的ECL传感器用于血清中p24抗原的检测,结果令人满意。  3.将Ru-SiO2纳米粒子及其共反应剂PEI通过简单的混合搅拌作用,制备了一种新型中空结构的ECL自增强复合物Ru-SiO2@PEI,将其用于构建ECL免疫传感器,对神经元特异性烯醇化酶(NSE)进行分析检测。由于大量的Ru(bpy)32+发光分子及其共反应剂PEI被同时负载到了纳米粒子上,缩短了反应过程中电子传递距离,提高了ECL效率,ECL信号大大增强。基于其构建的免疫传感器对NSE进行检测,表现出宽的线性范围和低的检测限。对临床样品血清中NSE进行检测,结果与ELISA结果一致。  4.将聚丙烯腈(PAN)、Nafion、Ru(bpy)32+及其共反应剂聚乙烯亚胺(PEI)的混合液作为电纺前体,通过静电纺丝技术,一步简单制备了可产生强ECL信号的自增强电化学发光PEI@Ru@Nafion@PAN纳米纤维膜。直接将制备的纳米纤维用作电极,构建简单的固态ECL传感器。对仅-萘酚的检测线性范围为1.0×10-12-1.0×10-7M,检测限为1.0×10-12M。并成功用于农药甲萘威分解产物α-萘酚的检测。
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