化學(xué)發(fā)光、放大和免疫多功能化納米金的組裝及其在無標(biāo)記免疫分析中的應(yīng)用.pdf

1、論文首先介紹了化學(xué)發(fā)光和化學(xué)發(fā)光分析的原理，綜述了化學(xué)發(fā)光功能化納米材料及其在免疫分析中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。近年來，納米材料特別是金納米粒子由于其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，已被廣泛地應(yīng)用于免疫分析中。金納米粒子在化學(xué)發(fā)光免疫分析(CLIA)中作為標(biāo)記物、催化劑、功能化分子的載體等用于納米尺度的分析探針和分析界面的構(gòu)建，已經(jīng)成為提高化學(xué)發(fā)光分析靈敏度的一個重要策略。目前化學(xué)發(fā)光免疫分析主要基于標(biāo)記技術(shù)的分析方法，存在步驟復(fù)雜、耗時長、成本高昂等問

2、題，因此開發(fā)高靈敏度、低成本、簡便快速的無標(biāo)記免疫分析法是該領(lǐng)域一個重要的發(fā)展趨勢。
　　化學(xué)發(fā)光試劑單功能化的納米金作為納米探針和納米界面，已經(jīng)成功用于免疫傳感和DNA分析。為了實現(xiàn)超靈敏生物分析，本課題組發(fā)展了高發(fā)光效率的發(fā)光試劑/催化劑雙功能化納米材料，然而其表面覆蓋率較高，難以連接抗體、DNA、適配體等識別分子，在生物分析中的應(yīng)用受到限制。本論文針對化學(xué)發(fā)光和催化劑功能化納米金組裝策略的設(shè)計及其在無標(biāo)記化學(xué)發(fā)光免疫分析中的

3、應(yīng)用這一研究主題，先將N-(4-氨基丁基)-N-乙基異魯米諾(ABEI)功能化納米金(ABEI-GNPs)與識別分子抗體組裝，再利用封閉劑牛血清白蛋白(BSA)上豐富的氨基和羧基直接螯合化學(xué)發(fā)光催化劑Co2+，實現(xiàn)信號放大。基于該催化劑放大的多功能化金納米分析界面，構(gòu)建了一種無標(biāo)記化學(xué)發(fā)光免疫分析傳感器，成功應(yīng)用于對人免疫球蛋白G(hIgG)和早期急性心肌梗死(AMI)標(biāo)志物心型脂肪酸結(jié)合蛋白(H-FABP)的靈敏檢測。主要研究內(nèi)容如下

4、:
　　通過ABEI功能化納米金、抗體、BSA和Co2+的層層組裝，制備了一種同時具有優(yōu)異的化學(xué)發(fā)光、催化和免疫活性的多功能化納米金復(fù)合材料。通過透射電鏡(TEM)、圓二色譜(CD)、瓊脂糖凝膠電泳、Zeta電勢、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)等方法，表征了該多功能化納米金的形貌、結(jié)構(gòu)組成和組裝過程。抗體分子首先通過靜電吸附、疏水和弱共價相互作用連接到ABEI-GNPs表面，BSA用于封閉納米金表面未結(jié)合的位點。

5、最后，通過BSA的螯合作用將Co2+進二步組裝到納米金表面，得到Co2+-BSA/antibody/ABEI-GNPs復(fù)合材料。
　　我們優(yōu)化了Co2+-BSA/antibody/ABEI-GNPs復(fù)合材料的合成條件，研究了其化學(xué)發(fā)光性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的化學(xué)發(fā)光特性，其光強比ABEI-GNPs高近300倍。探討了該材料強化學(xué)發(fā)光的機理，提出Co2+能催化H2O2的分解，生成OH·-和O2·-自由基，BSA中的-COO-可與O2·

6、-反應(yīng)產(chǎn)生-CO4·2-自由基，加速化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。同時，金納米粒子可以在化學(xué)發(fā)光反應(yīng)過程中促進自由基生成和電子轉(zhuǎn)移。因此，BSA、鈷離子和金納米顆粒對ABEI-H2O2體系的協(xié)同催化作用，使該多功能化納米金顯示出優(yōu)異的化學(xué)發(fā)光效率。
　　Co2+-B SA/antibody/ABEI-GNPs復(fù)合材料可通過抗原-抗體特異性結(jié)合，對不同濃度的抗原作出響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)連接抗原后，化學(xué)發(fā)光強度降低。探討了化學(xué)發(fā)光信號抑制機理，提出免疫反應(yīng)導(dǎo)致

7、了納米金的聚集、粒子間距離減小，金納米對其表面ABEI氧化物發(fā)光的粒子內(nèi)和粒子間猝滅效應(yīng)增強，從而導(dǎo)致了化學(xué)發(fā)光信號的降低。基于降低的化學(xué)發(fā)光信號，以hIgG作為模型抗原，相應(yīng)的羊抗人IgG抗體作為識別分子，構(gòu)建了一種無標(biāo)記化學(xué)發(fā)光免疫傳感器，用于hIgG的檢測。我們對實驗條件進行了優(yōu)化，并對分析性能進行了研究。該傳感器的線性范圍為1.0fM至1.0nM，檢測限為0.13 fM。該免疫傳感器線性范圍較寬、檢測限低，具有很好的穩(wěn)定性和選擇