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光电化学是指由光激发光电活性材料后,其价带上的电子跃迁到导带上,形成电子-空穴对,当光生空穴与电子供体结合后,实现光生电子-空穴对的有效分离,被激发的光生电子无法回到价带,经导体流出而产生光电流的过程。光电化学免疫传感器是基于光电转换效应与免疫识别而发展起来的新型分析平台,由光电活性材料耦合生物识别原件构成,由于激发信号与检测信号彻底分离,故可有效克服背景信号干扰,实现目标分析物的高效能分析检测。光电化学免疫传感分析具有价格低廉、设备简单和易于制备等优点,自诞生以来受到广大科研工作者的青睐。
目前,光电化学免疫传感平台主要基于半导体材料构建,而大多数半导体材料的光电转换效率并不理想,负载上生物识别原件这些导电性差的生物大分子后,因光生电子传递受阻,其光电转换效率更低。因此,制备具有高效载流子分离效率的光电活性材料对生物光电传感分析具有重要意义。基于此,本工作拟设计合成功能化离子液体,基于离子液体具有优良导电性、稳定的电化学窗口以及良好的化学稳定性等优点,用于辅助制备过渡金属二硫属化物光电纳米材料。首先,以离子液体作为辅助试剂在N-甲基吡咯烷酮中经超声剥离获得光电响应性能优良的ReS2纳米片;其次,以离子液体作为辅助试剂以高温高压溶剂热法制备MoS2空心纳米球。并以ReS2纳米片为光电转换元件,耦合Ⅲ型胶原蛋白抗体,构建光电化学免疫传感器,实现了与腹主动脉瘤相关的Ⅲ型胶原蛋白的高灵敏、高选择性测定。主要研究内容如下:
(1)过渡金属二硫属化物光电纳米材料制备
成功合成3-丁基-1-十二烷基咪唑溴盐(BDimBr)离子液体,并将其作为辅助试剂在N-甲基吡咯烷酮中超声剥离ReS2块状晶体,从而制备出二维ReS2纳米片。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等表征ReS2纳米片的形貌、组成及光谱性能,基于电化学交流阻抗谱和安培技术表征ReS2纳米片及光电传感平台的界面电化学特性及光电转换效能。同时,成功合成了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMimBF4)离子液体,并以此作为溶剂,基于其限阈作用成功制备MoS2空心纳米球,采用TEM及SEM技术表征了其形貌结构。
(2)Ⅲ型胶原蛋白光电免疫传感分析
ReS2纳米片具有优良的光电转换效率,故以其为光敏元件构建Ⅲ型胶原蛋白光电传感平台。将ReS2纳米片修饰至玻碳电极表面,作为光电转换平台,负载Ⅲ型胶原蛋白抗体至该光电平台,经戊二醛交联,再以牛血清蛋白封闭非特异性位点,制备出用于Ⅲ型胶原蛋白分析的光电化学免疫传感器。以SEM、光电化学及阻抗谱表征。考察了抗坏血酸浓度、孵育时间和孵育温度对Ⅲ型胶原蛋白免疫传感器光电响应的影响。当Ⅲ型胶原蛋白浓度增加时,Ⅲ型胶原蛋白免疫传感器的光电流响应下降,光电流的变化值与Ⅲ型胶原蛋白浓度的对数线性相关,其线性范围在1pg·mL-1-100ng·mL-1之间,检测限为0.1pg·mL-1(S/N=3)。将该光电化学免疫传感器用于临床血清样本分析,可实现Ⅲ型胶原蛋白的准确测定,表明其具有较好的临床诊断价值。
目前,光电化学免疫传感平台主要基于半导体材料构建,而大多数半导体材料的光电转换效率并不理想,负载上生物识别原件这些导电性差的生物大分子后,因光生电子传递受阻,其光电转换效率更低。因此,制备具有高效载流子分离效率的光电活性材料对生物光电传感分析具有重要意义。基于此,本工作拟设计合成功能化离子液体,基于离子液体具有优良导电性、稳定的电化学窗口以及良好的化学稳定性等优点,用于辅助制备过渡金属二硫属化物光电纳米材料。首先,以离子液体作为辅助试剂在N-甲基吡咯烷酮中经超声剥离获得光电响应性能优良的ReS2纳米片;其次,以离子液体作为辅助试剂以高温高压溶剂热法制备MoS2空心纳米球。并以ReS2纳米片为光电转换元件,耦合Ⅲ型胶原蛋白抗体,构建光电化学免疫传感器,实现了与腹主动脉瘤相关的Ⅲ型胶原蛋白的高灵敏、高选择性测定。主要研究内容如下:
(1)过渡金属二硫属化物光电纳米材料制备
成功合成3-丁基-1-十二烷基咪唑溴盐(BDimBr)离子液体,并将其作为辅助试剂在N-甲基吡咯烷酮中超声剥离ReS2块状晶体,从而制备出二维ReS2纳米片。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等表征ReS2纳米片的形貌、组成及光谱性能,基于电化学交流阻抗谱和安培技术表征ReS2纳米片及光电传感平台的界面电化学特性及光电转换效能。同时,成功合成了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMimBF4)离子液体,并以此作为溶剂,基于其限阈作用成功制备MoS2空心纳米球,采用TEM及SEM技术表征了其形貌结构。
(2)Ⅲ型胶原蛋白光电免疫传感分析
ReS2纳米片具有优良的光电转换效率,故以其为光敏元件构建Ⅲ型胶原蛋白光电传感平台。将ReS2纳米片修饰至玻碳电极表面,作为光电转换平台,负载Ⅲ型胶原蛋白抗体至该光电平台,经戊二醛交联,再以牛血清蛋白封闭非特异性位点,制备出用于Ⅲ型胶原蛋白分析的光电化学免疫传感器。以SEM、光电化学及阻抗谱表征。考察了抗坏血酸浓度、孵育时间和孵育温度对Ⅲ型胶原蛋白免疫传感器光电响应的影响。当Ⅲ型胶原蛋白浓度增加时,Ⅲ型胶原蛋白免疫传感器的光电流响应下降,光电流的变化值与Ⅲ型胶原蛋白浓度的对数线性相关,其线性范围在1pg·mL-1-100ng·mL-1之间,检测限为0.1pg·mL-1(S/N=3)。将该光电化学免疫传感器用于临床血清样本分析,可实现Ⅲ型胶原蛋白的准确测定,表明其具有较好的临床诊断价值。