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电致化学发光(ECL)生物传感器是一类以生物分子如核酸分子、适体、抗体等为分子识别元件,结合ECL技术实现目标物检测的传感器。ECL生物传感器具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、操作简便、成本低等优点,被广泛应用于疾病相关核酸分子、蛋白质、功能小分子等的检测。通常,向ECL体系中引入共反应试剂可显著增强ECL信号强度,从而提高ECL生物传感器的检测灵敏度。然而,一些共反应试剂不稳定且难以标记,从而增加了固载难度。同时,其与发光体相互作用时,电子传输距离长、能量损失大。鉴于此,本论文主要从提高发光体和共反应试剂之间的相互作用效率着手,通过合成自增强型ECL试剂和引入新型共反应促进剂放大策略,并结合核酸扩增技术以及多种纳米复合材料,构建了多个ECL生物传感器,实现了多种生物分子如micro RNAs、蛋白等的高灵敏检测。本论文主要的研究工作如下:1.基于目标物催化发夹组装和分子内/分子间共反应信号放大策略构建的ECL生物传感器研究目前,将电致化学发光技术和核酸扩增技术结合起来用于micro RNAs(mi RNAs)的检测日渐成熟。然而,大多数的核酸扩增技术都依赖酶的参与,因此会受到一些不利因素,如操作步骤繁琐、操作条件苛刻和测试成本较高等的制约。目标物催化发夹组装(T-CHA)技术能在无酶的条件下实现,其不仅具有灵敏度高、分析时间短、操作简单等特点,而且还能同时实现目标物的循环扩增。另外,在构建ECL生物传感器过程中,引入合适的共反应试剂,同时有效的提高共反应试剂和发光体的作用效率尤为重要。通过共价交联作用,将共反应试剂和发光体合成为一个分子,制得自增强型钌复合物发光试剂(PEI-Ru(II)),缩短了发光体Ru(II)与共反应试剂聚乙烯亚胺(PEI)之间电子传输距离,减少了Ru(II)与PEI作用中能量的损失,提高了发光体与共反应试剂的作用效率,进而获得更强且稳定的ECL信号。本研究首次将新型的共反应试剂氨基硫脲(TSC)引入PEI-Ru(II)自增强发光体系中,实现了分子内/分子间双重共反应放大,进一步结合无酶T-CHA构建了生物传感器来高灵敏的检测mi R-21,其检测范围为1.0×10-16 mol/L到1.0×10-11 mol/L,检测限低至30 amol/L。2.基于苝衍生物作为新型共反应促进剂信号放大构建的ECL生物传感器研究量子点(QDs)具有尺寸和发射波长可控、发光产率高和化学稳定性好等优点,其作为ECL试剂已被广泛用于生物标志物的分析中。值得注意的是,QDs的固载是固态ECL生物传感器构建过程中的关键步骤。石墨烯凭借优良的导电性和大的比表面积等优势,可作为QDs理想的固载基质。同时,过硫酸根(S2O82-)作为QDs最常用的共反应试剂使QDs产生高效稳定的ECL信号,但是由于其难以固载,使其应用受到了一定的限制。本研究在S2O82-/QDs体系中引入共反应促进剂解决了这一难题。其中,L-赖氨酸功能化的苝四甲酸的复合物(PTC-Lys)作为一种新型的苝衍生物,能够促进S2O82-产生更多的强氧化剂中间体SO4·-,从而增强QDs的ECL信号。基于PTC-Lys作为新型的共反应促进剂构建了高灵敏的适体传感器用于检测凝血酶(TB),检测范围为1.0×10-16 mol/L~1.0×10-8 mol/L,检测限为34 amol/L。3.基于金属有机骨架材料/量子点复合材料作为多功能信号探针构建的ECL生物传感器研究金属有机骨架材料(MOFs)一般是以金属离子为连接点,有机配体为支撑构筑的3D空间网络结构材料,具有比表面积大、孔尺寸和孔形状可调等优点,使其成为理想的固载材料。本研究为了固载更多的发光试剂Cd Te QDs,同时采用了“内腔填充”、“内表面修饰”以及“外表面修饰”方法制得异格金属有机骨架材料-3(IRMOF-3)内外表面均修饰有Cd Te QDs的复合材料Cd Te@IRMOF-3/Cd Te QDs。值得注意的是,IRMOF-3不仅可作为Cd Te QDs的固载基质,而且能促进S2O82-产生更多的强氧化剂中间体SO4·-发射更强的ECL信号,即起到了共反应促进剂的作用。因此,本文基于IRMOF-3和Cd Te QDs的复合材料作为多功能信号探针,构建了一个高灵敏的免疫传感器用以检测心肌肌钙蛋白I(c Tn I),并获得了较宽的响应范围(1.1 fg/m L~11 ng/m L)和低的检测限(0.46 fg/m L)。