基于自增強(qiáng)釕配合物構(gòu)建電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器的研究.pdf

1、電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器是通過(guò)將電致化學(xué)發(fā)光（EC L）分析技術(shù)與免疫傳感技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的，具有操作簡(jiǎn)單、易于控制、檢測(cè)速度快、背景信號(hào)低、選擇性好以及靈敏度高等特點(diǎn)，在臨床分析研究領(lǐng)域中呈現(xiàn)出了極大的應(yīng)用潛力。通過(guò)向該EC L體系加入共反應(yīng)試劑可以顯著地增強(qiáng)其EC L信號(hào)，從而有效地提高傳感器的靈敏度。然而，傳統(tǒng)的基于發(fā)光試劑和共反應(yīng)試劑分子間相互作用的EC L體系存在電子傳遞距離長(zhǎng)、能量損失大、穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)，增加了操作難度和

2、測(cè)量誤差，使得一些ECL體系的應(yīng)用受到了很大的限制。因此，提高共反應(yīng)試劑的作用效率引起了研究者極大關(guān)注。基于此，本論文選用聯(lián)吡啶釕的衍生物羧基聯(lián)吡啶釕（Ru(dcbpy)32+）合成了多種釕化合物的發(fā)光試劑，由于其含有發(fā)光試劑和共反應(yīng)試劑兩部分，故稱(chēng)之為自增強(qiáng)釕配合物，這些自增強(qiáng)釕配合物通過(guò)分子內(nèi)的催化可以得到高的ECL信號(hào)。此外，本文還結(jié)合納米技術(shù)的輔助構(gòu)建了一系列ECL免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種疾病相關(guān)蛋白的高靈敏檢測(cè)的目的。本論文的

3、研究工作主要分為以下幾部分：
　　1.基于自增強(qiáng)釕配合物功能化的多孔六棱柱氧化鋅納米棒構(gòu)建電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器的研究
　　傳統(tǒng)的EC L體系是通過(guò)發(fā)光試劑與共反應(yīng)試劑之間的分之間相互作用實(shí)現(xiàn)的信號(hào)放大。但是，這種分子間的相互作用往往存在電子傳遞距離長(zhǎng)、能量損失大的缺點(diǎn)。因此，這項(xiàng)工作將發(fā)光試劑 Ru(dcbpy)32+與共反應(yīng)試劑 L-賴(lài)氨酸（L-Lys）交聯(lián)形成新型釕配合物。該自增強(qiáng)釕配合物通過(guò)發(fā)光基團(tuán)和共反應(yīng)基團(tuán)分子內(nèi)

4、的相互作用縮短了電子轉(zhuǎn)移路徑、減少了能量損失，極大地提高了發(fā)光效率。基于此構(gòu)建的夾心ECL免疫傳感器對(duì) CA15-3的檢測(cè)顯示出優(yōu)良的性能：線性范圍為0.05 U/mL~120 U/mL，檢測(cè)限為0.014 U/mL（S/N=3），相關(guān)系數(shù)為0.9977。此外，該ECL免疫傳感器還具有很好的穩(wěn)定性，優(yōu)良的選擇性和再現(xiàn)性。
　　2.基于聚 L-半胱氨酸對(duì)自增強(qiáng)釕配合物的信號(hào)放大作用構(gòu)建電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器的研究
　　為了進(jìn)一

5、步提高自增強(qiáng)釕配合物的發(fā)光效率，使EC L技術(shù)更好地應(yīng)用于臨床分析。這項(xiàng)工作采用聚 L-半胱氨酸（pL-Cys）作為自增強(qiáng)釕配合物的共反應(yīng)試劑，進(jìn)一步提高了自增強(qiáng)釕配合物的發(fā)光效率。首先將發(fā)光試劑 Ru(dcbpy)32+和其共反應(yīng)試劑聚乙酰亞胺（PEI）通過(guò)酰胺反應(yīng)合成新型的自增強(qiáng)釕配合物，基于PEI 與Ru(dcbpy)33+之間分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移形成了發(fā)光物質(zhì)（PEI-Ru(II)*），該物質(zhì)可以有效地放大Ru(dcbpy)33+的E

6、CL信號(hào)。其次，采用循環(huán)伏安掃描的方法在玻璃碳電極的表面組裝上pL-Cys膜，通過(guò) pL-Cys作為該自增強(qiáng)釕配合物的共反應(yīng)試劑促進(jìn) PEI-Ru(III)反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的 PEI-Ru(II)*，從而進(jìn)一步放大 Ru(dcbpy)33+的ECL信號(hào)。基于此信號(hào)放大因素，該ECL免疫傳感器在簡(jiǎn)單、快速、穩(wěn)定和選擇性方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。此外，該ECL免疫傳感器對(duì)癌胚抗原檢測(cè)的線性范圍為0.10 pg/mL~80 ng/mL，相關(guān)系數(shù)為0

7、.9942，檢測(cè)限為0.045 pg/mL（S/N=3）。
　　3.基于葉酸和原位生成的氧對(duì)自增強(qiáng)釕配合物的雙重淬滅作用構(gòu)建電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器的研究
　　由于某些淬滅試劑不穩(wěn)定、難于標(biāo)記的缺點(diǎn)使得一些EC L體系的應(yīng)用范圍受到了很大的限制。鑒于此，本研究不僅利用酶催化反應(yīng)在電極表面原位產(chǎn)生淬滅試劑很好地解決了這一難題，還利用納米材料作為仿酶克服了生物酶易失活，反應(yīng)條件苛刻的缺點(diǎn)。此外，這個(gè)工作還采用全氟磺酸將發(fā)光試劑Ru

8、(dcbpy)33+與共反應(yīng)試劑聚酰胺-胺（PAMAM）樹(shù)狀分子交聯(lián)形成的新型自增強(qiáng)釕配合物固定在電極表面，縮短了發(fā)光試劑與電極的距離，大大地提高了自增強(qiáng)釕配合物的發(fā)光效率。首先，實(shí)驗(yàn)中合成的凹型結(jié)構(gòu)的合金PtCu3納米粒子（PtCu3 alloy NCs）可以用于固載大量的葡萄糖氧化酶-葉酸（GOD-FA）復(fù)合物，F(xiàn)A氧化激發(fā)態(tài)的PAMAM-Ru(II)*生成PAMAM-Ru(III)使ECL信號(hào)淬滅。然后，在葡萄糖存在的條件下，葡萄

9、糖氧化酶氧化催化葡萄糖產(chǎn)生過(guò)氧化氫（H2O2），而PtCu3 alloy NCs作為過(guò)氧化氫模擬酶又催化 H2O2原位生成氧氣（O2）進(jìn)一步淬滅ECL信號(hào)。最后，基于FA和原位生成的O2雙重淬滅自增強(qiáng)釕配合物的ECL信號(hào)的策略構(gòu)建了一個(gè)靈敏的EC L免疫傳感器用于心肌肌鈣蛋白I（cTnI）的檢測(cè)。該 ECL免疫傳感器對(duì) cTnI的檢測(cè)表現(xiàn)出一個(gè)寬的檢測(cè)線性范圍（0.1 pg/mL~0.2 ng/mL）和一個(gè)低的檢測(cè)限（12 fg/mL，