论文首先综述了化学发光、发光功能化纳米材料以及无标记生物分析技术的研究现状和最新进展。在纳米材料上富集多个化学发光信号分子即发展发光功能化的纳米材料,是纳米化学发光生物分析的研究热点之一。目前发光功能化纳米材料大多是以“桥联”模式为主的发光试剂功能化纳米材料。通过与发光试剂直接反应而获得“直接修饰”模式的发光功能化纳米材料的报道较少。在本实验室前期的研究工作中,发现鲁米诺及其衍生物能够直接还原氯金酸合成具有良好的化学发光活性的发光功能化金纳米材料,将其作为分析探针发展了一系列基于标记技术的化学发光生物分析新方法,并用于DNA、凝血酶、心肌肌钙蛋白等生物分子的检测。但是对于发光功能化纳米材料的研究仅局限于鲁米诺及其衍生物,而发光效率更高的钌配合物用于发光功能化纳米材料的合成还鲜见报道,并且发光功能化纳米材料大多作为分析探针构建基于标记技术的生物分析方法。而无标记分析方法无需复杂费事的标记过程,简化了操作过程,能够实现快速、低成本的检测,是生物分析的一个新的发展趋势。本论文围绕着钌配合物发光功能化纳米材料及基于钌配合物发光功能化纳米材料的无标记化学发光生物分析新方法这一研究主题,开展了一系列研究工作。探索了新型钌配合物发光功能化纳米材料的合成方法,制备了两种发光效率高、稳定性好的发光功能化金纳米材料和石墨烯纳米材料,研究了其发光特性。基于钌配合物发光功能化纳米材料构建无标记发光生物传感器,发展了一种超灵敏测定2,4,6-三硝基甲苯的无标记适配体传感器；另一方面,合成了杯环芳烃功能化金纳米材料,基于此功能化金纳米材料构建了无标记纳米分析界面,建立了一种性能优良的无标记化学发光生物分析新方法检测精氨酸。主要研究内容如下：1.发展了一种简单、一步的合成方法,利用具有电致化学发光(ECL)活性的联吡啶钌衍生物分子作为保护试剂,在室温下利用硼氢化钠还原氯金酸,得到了球形ECL功能化的金纳米粒子。在合成过程中,联吡啶钌衍生物分子作为保护试剂通过Au-N弱共价相互作用连结于金纳米粒子的表面。所获得的功能化金纳米粒子在循环伏安扫描的条件下能直接产生ECL信号,具有良好的发光特性。这种合成方法为氨基修饰的联吡啶钌配合物功能化到金纳米粒子表面提供了些新的思路。2.通过酰胺化反应将具有ECL活性的联吡啶钌衍生物分子共价键合到氧化石墨烯的表面,获得了发光功能化氧化石墨烯。该功能化纳米材料具有良好的ECL发光性质、稳定性和水溶性。该工作开创了一种制备共价键合具有发光活性的功能化氧化石墨烯的通用方法,可以推广到使用那些带有氨基的发光试剂如鲁米诺、异鲁米诺等发光分子来合成共价键合发光功能化氧化石墨烯。同时,该工作也为功能化石墨烯家族增添了新的成员,在生物分析、电化学、光伏材料等领域有着广阔的应用前景。此外,利用该功能化石墨烯复合材料的ECL发光特性,构建了一个“免试剂”的共反应试剂三丙胺(TPrA)的传感器。该传感器检测TPrA的线性响应区间为1.0×10-7～1.0×10-3mol L-1,检测限为7.5×10-8molL-1。而文献报道很多物质如胺类、草酸盐类、过硫酸盐类均可以在电致化学发光反应中作为共反应试剂,通过氧化石墨烯与许多生物分子如DNA、肽、蛋白质的自组装以及特殊的识别反应如酶反应、抗原-抗体间的免疫反应、DNA杂交反应作为平台,该新型ECL发光功能化氧化石墨烯在分析器件、生物传感器等领域中有重要的应用价值。3.基于上述钌配合物发光功能化氧化石墨烯纳米材料,构建了一个均相无标记的电致化学发光适配体传感器用于2,4,6-三硝基甲苯(TNT)浓度的测定。其检测原理建立于适配体、金纳米粒子以及发光功能化氧化石墨烯纳米材料的组装策略上。首先通过Au-S键将anti-TNT适配体组装到金纳米粒子上,形成适配体-金纳米粒子复合物；随后利用静电作用力使适配体-金纳米粒子复合物吸附于Ru-GO表面,从而淬灭ECL发光信号。当加入待测物TNT溶液时,由于适配体-目标物的特异性相互作用力使金纳米粒子团聚而从Ru-GO表面解吸附,从而使ECL发光信号得到恢复。该传感器检测TNT的线性响应区间为0.01ngmL-1～100ng mL-1,检测限为3.6pg mL-1,并且该传感器能够特异性的检测TNT。相比文献报道的其他TNT传感器,我们所构建的这个均相无标记传感器无需复杂的标记、纯化步骤,没有麻烦的清洗过程,因此易于用于自动化,在环境监测中具有应用潜力。4.合成了磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子,并对其进行了表征。基于磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子构建了一个无标记化学发光传感器。其检测原理为：磺酸基杯[4]芳烃能与其客体分子精氨酸发生特异性反应,影响磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子的单分散性,从而改变功能化金纳米粒子的化学发光催化活性,影响其发光信号。该传感器检测精氨酸的线性响应范围为1.0×10-7～1.0×10-5mol L-1,检测限为4.0×10-8mmol L-1。该方法具有均相免清洗、操作简便、灵敏度高等优点,同时采用微孔板作为检测容器,使其省时且易于自动化。杯环芳烃功能化的金纳米粒子能够作为特异性识别检测平台用于客体分子的测定。鉴于杯环芳烃的多样性和丰富性,可以合成具有各种特殊分子识别功能的功能化金纳米粒子,为客体分子的测定提供了一种简单、灵敏的无标记分析方法。