基于納米復合材料及多種信號放大策略構(gòu)建的電致化學發(fā)光適體傳感器的研究.pdf

1、電致化學發(fā)光（ECL）適體傳感器是一類將適體作為分子識別元件并和電致化學發(fā)光技術相結(jié)合發(fā)展而來的新型生物傳感器，ECL適體傳感器由于具有靈敏度高、選擇性好、響應快速、操作簡便、成本低等優(yōu)點，在蛋白的檢測及疾病的早期診斷中發(fā)揮著重要的作用。在ECL適體傳感器的構(gòu)建中，如何實現(xiàn)信號放大并提高對目標分子的檢測靈敏度是關鍵。近幾年來，納米材料放大、共反應試劑放大、酶催化原位產(chǎn)生共反應試劑放大等多種信號放大策略被廣泛應用于ECL適體傳感器的研究中

2、。因此，利用信號放大策略和ECL傳感技術，研制可靠、有效、高靈敏的ECL適體傳感器有著十分重要的現(xiàn)實意義。本論文主要從以下幾個方面開展研究工作：
　　1、基于仿雙酶納米復合物作為信號放大標簽的電致化學發(fā)光適體傳感器研究
　　原位產(chǎn)生共反應試劑可有效增強電致化學發(fā)光強度，提高檢測靈敏度。在該體系中，我們首先利用具有大的比表面積的空心納米金（HAuNPs）為載體固載葡萄糖氧化酶納米顆粒（GOxNPs）、鉑納米顆粒（PtNPs）和

3、檢測凝血酶適體（TBA2）以增大其固載量并提高納米復合材料的生物相容性。然后利用hemin與TBA2之間的作用形成hemin/G-四分體結(jié)構(gòu)，并與PtNPs協(xié)同作為辣根過氧化物酶（HRP）模擬酶催化H2O2分解產(chǎn)生O2。同時，具有高穩(wěn)定性和大比表面積的C60納米顆粒（nano-C60）被用來作為一種新穎、有效的敏感界面固載大量的巰基凝血酶適體（TBA1）。最后基于夾心反應模式，GOxNPs，hemin/G-四分體和PtNPs形成了仿雙酶

4、逐級催化體系，在含有適量葡萄糖的過硫酸根（S2O82-）檢測底液中，GOxNPs首先催化葡萄糖產(chǎn)生H2O2，進而H2O2繼續(xù)被hemin/G-四分體和PtNPs協(xié)同催化原位產(chǎn)生高濃度的溶解氧作為S2O82-的共反應試劑從而實現(xiàn)ECL信號的進一步放大。該方法成功的克服了溶解氧作為S2O82-共反應試劑存在的標記困難、在檢測底液中濃度較低的缺陷，實現(xiàn)了ECL響應信號的放大。實驗表明，該適體傳感器對凝血酶（TB）的檢測展現(xiàn)出高的靈敏度，寬的線

5、性范圍，低的檢測限和好的重現(xiàn)性，線性范圍為1×10-6～10nmol/L，最低檢測限為0.3fmol/L。
　　2、基于金納米粒子修飾的3,4,9,10-苝四甲酸-氨基硫脲功能化的C60納米復合物作為信號放大標簽的電致化學發(fā)光適體傳感器的研究
　　C60獨特的零維納米結(jié)構(gòu)和離域大π鍵使其可以作為構(gòu)建多功能納米材料的結(jié)構(gòu)平臺。更值得注意的是，研究者曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)C60可以增強S2O82-/O2體系的ECL響應信號。然而由于C60水溶

6、性不好，因此本實驗中，我們制備了一種多功能化的水溶性C60納米顆粒（C60NPs）來顯著增強S2O82-/O2體系的ECL信號強度。首先，我們利用具有平π電子體系的3,4,9,10-苝四甲酸（PTCA）通過π-π堆積作用與C60NPs反應來制得PTCA功能化的C60NPs增強S2O82-/O2體系的ECL信號強度。更重要的是，具有-NH2活性基團的氨基硫脲（TSC）被首次選用到S2O82-/O2的ECL體系中，其不僅可以用于吸附金納米顆

7、粒（AuNPs）來進一步固載TBA2而且可以與PTCA功能化的C60NPs形成TSC-PTC/C60NPs納米復合物。于此，TSC-PTC作為S2O82-的共反應試劑便進一步顯著放大了S2O82-/O2體系的ECL信號，提高了檢測靈敏度。最后，基于夾心反應模式，我們利用AuNPs/TSC-PTC/C60NPs納米復合物作為ECL信號標簽構(gòu)建了高靈敏的ECL適體傳感器用于TB的定量檢測。該適體傳感器對TB的測定表現(xiàn)出高的選擇性、寬的線性范

8、圍，低的檢測限和高的靈敏度，檢測范圍1×10-5～10nmol/L，檢測限為3.3fmol/L。本體系也為S2O82-/O2ECL體系在生物分析中的應用提供了一個新的視角。
　　3、基于氨基脲為共反應促進劑的新型信號放大策略高靈敏電致化學發(fā)光適體傳感器的研究
　　共反應促進劑是一種將它引入到含有發(fā)光試劑和共反應試劑的ECL體系中，它可以與共反應試劑而非發(fā)光試劑反應從而提高共反應試劑和發(fā)光試劑的ECL反應速率的物質(zhì)，而且由此得

9、到的ECL信號會明顯高于只有發(fā)光試劑和共反應試劑存在的ECL信號。本體系首次提出通過引入共反應促進劑氨基脲（Sem）提高S2O82-和CdTe量子點（CdTe QDs）的ECL反應速率，從而放大ECL響應信號的新型信號放大策略。首先，我們利用空心金納米籠（AuNCs）大的比表面積交替固載上大量的Sem和AuNPs以得到多層結(jié)構(gòu)的納米復合材料(AuNPs-Sem)n-AuNCs來固載TBA2，從而得到TBA2信號探針。值得注意的是，大量的

10、共反應促進劑Sem被引入到TBA2信號探針中，使得S2O82-和QDs的ECL反應速率增強，ECL響應信號顯著放大。之后，利用TB作為實驗模型構(gòu)建了一種新型的ECL適體傳感器?；趭A心反應模式，在S2O82-的檢測底液中，TBA2信號探針中的Sem加速S2O82-的還原產(chǎn)生更多的強氧化劑中間體SO4-，進而顯著增加單位時間內(nèi)激發(fā)態(tài)CdTe QDs的生成量，放大響應信號。利用Sem作為共反應促進劑構(gòu)建的ECL適體傳感器對TB的檢測具有超高