基于纳米材料增敏的电致化学发光在生物医药分析中的应用

来源 :广西民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Erinhim
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电化学发光是一种结合了电化学的可控性与化学发光的高灵敏度的分析方法,其具有仪器简单、反应可控、操作简便、灵敏度高等众多突出优点。在最多发光试剂中,联吡啶钌由于其具有优良的化学以及光电化学稳定性,一直被视为一种优良的发光试剂,但由于联吡啶钌的价格较为昂贵,因此越来越多的研究着眼于联吡啶钌的固定化,构建固相电化学发光传感器。本论文利用多种纳米材料的不同优秀性能,并将其与联吡啶钌固相发光传感器或是高选择性的适配体结合,来提高所构建电化学发光传感器的灵敏度及选择性。在此基础上,设计了多个针对生物医药分析的电化学发光传感器,并对一系列药物和生物活性物质进行了检验。主要内容如下:1、基于二氧化硅包裹三联吡啶钌的新型咖啡因电致化学发光传感器本实验研究了咖啡因在包裹了三(2,2ˊ-联二吡啶)二氯化钌(Ⅱ)配合物(Ru(bpy)32+)的二氧化硅纳米粒子(Ru(bpy)32+@Si O2)通过Nafion膜修饰的玻碳电极上的电化学发光行为,在单因素实验的基础上,结合响应面分析法对实验条件进行了更完善的优化,建立了一种检测咖啡因的新型方法。在最佳的实验条件下,咖啡因浓度在5.0×10-3~20.0μM范围内与其相对发光强度呈良好的线性关系(R~2=0.9996),检出限(S/N=3)为1.3×10-3μM。连续平行测定1.0μM的咖啡因溶液5次,相对发光强度的RSD为3.8%。将该方法用于可乐样品的实际测定,回收率为93.7%~103.8%,方便快捷,结果满意。2、基于3D石墨烯/Cd Se Te/二氧化硅包裹Ru(bpy)32+复合材料的新型叶酸电化学发光传感器本实验基于3D石墨烯/Cd Se Te/二氧化硅包裹Ru(bpy)32+复合材料构建了一种快速灵敏检测叶酸的电化学发光传感器。3D石墨烯是三维形态的石墨烯,既具备了2D石墨烯的优良性能,又通过三维结构大大增大了比表面积。首先利用3D石墨烯优良的导电性来提高电子传递效率从而提高电化学发光强度,其次利用具有较高光电转换效率的量子点Cd Se Te来进一步提高发光强度,然后将二氧化硅包裹的Ru(bpy)32+滴涂在其表面构建固相电化学发光传感器,最后,通过单因素和响应曲面实验优化检测条件。在最佳的实验条件下,叶酸浓度的指数值在1.0×10-11~1.0×10-6M范围内与其发光强度呈良好的线性关系(R~2=0.9984),检出限(S/N=3)为3.6×10-12M。连续平行测定叶酸溶液10次,相对发光强度的RSD为2.1%。将该方法用于叶酸药片样品的实际测定,回收率为95.0%~97.5%,结果满意。3、基于3D石墨烯/Cu2O-MWCNTs的循环催化增强发光的电化学发光适配体传感器本实验基于3D石墨烯/Cu2O-MWCNTs构建了一种快速检测凝血酶的超灵敏电化学发光传感器。首先利用3D石墨烯提高电子传递效率,然后,将标记有联吡啶钌的凝血酶适配体通过π键共轭连接在Cu2O-MWCNTs上,最后利用凝血酶适配体结合凝血酶后形成特有的G-四链体结构,使光催化材料Cu2O接近发光试剂联吡啶钌,而光催化材料Cu2O被光激发所产生电子和空穴将催化联吡啶钌的氧化还原反应从而产生更强的电化学发光信号,而所产生的光信号又进一步激发Cu2O,从而形成一个催化循环,大大提高了灵敏度。在最佳的实验条件下,凝血酶浓度指数值在5.0×10-15~5.0×10-11M范围内与其发光强度呈良好的线性关系(R=0.9997),检出限(S/N=3)为1.3×10-15M。4、基于3D石墨烯沉积金/MWCNTs-Au-Ru的适配体传感器本实验基于3D石墨烯沉积金/MWCNTs-Au-Ru复合材料构建了一种快速灵敏检测ATP的电化学发光传感器。首先利用3D石墨烯优良的导电性来提高电子传递效率从而提高电化学发光强度,其次利用3D石墨烯表面沉积的纳米金形成Au-S键实现ATP适配体互补链的固定,互补链再与适配体结合形成双链DNA,当有ATP存在时,DNA双链打开,适配体与ATP结合。利用单链DNA更易与碳纳米管结合,通过在碳纳米管上标记三联吡啶钌并检测发光信号强度来实现对ATP的特异性检验。在最佳的实验条件下,ATP浓度指数值在2.0×10-13~5.0×10-10 M范围内与其发光强度呈良好的线性关系(R=0.9960),检出限(S/N=3)为6.3×10-14 M。
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