基于自增强钌配合物构建电致化学发光免疫传感器的研究

发布时间：2018-04-11 03:04

本文选题：电致化学发光 + 自增强　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：电致化学发光免疫传感器是通过将电致化学发光(ECL)分析技术与免疫传感技术相结合而发展起来的,具有操作简单、易于控制、检测速度快、背景信号低、选择性好以及灵敏度高等特点,在临床分析研究领域中呈现出了极大的应用潜力。通过向该ECL体系加入共反应试剂可以显著地增强其ECL信号,从而有效地提高传感器的灵敏度。然而,传统的基于发光试剂和共反应试剂分子间相互作用的ECL体系存在电子传递距离长、能量损失大、稳定性不好的缺点,增加了操作难度和测量误差,使得一些ECL体系的应用受到了很大的限制。因此,提高共反应试剂的作用效率引起了研究者极大关注。基于此,本论文选用联吡啶钌的衍生物羧基联吡啶钌(Ru(dcbpy)32+)合成了多种钌化合物的发光试剂,由于其含有发光试剂和共反应试剂两部分,故称之为自增强钌配合物,这些自增强钌配合物通过分子内的催化可以得到高的ECL信号。此外,本文还结合纳米技术的辅助构建了一系列ECL免疫传感器,实现了对多种疾病相关蛋白的高灵敏检测的目的。本论文的研究工作主要分为以下几部分:1.基于自增强钌配合物功能化的多孔六棱柱氧化锌纳米棒构建电致化学发光免疫传感器的研究传统的ECL体系是通过发光试剂与共反应试剂之间的分之间相互作用实现的信号放大。但是,这种分子间的相互作用往往存在电子传递距离长、能量损失大的缺点。因此,这项工作将发光试剂Ru(dcbpy)32+与共反应试剂L-赖氨酸(L-Lys)交联形成新型钌配合物。该自增强钌配合物通过发光基团和共反应基团分子内的相互作用缩短了电子转移路径、减少了能量损失,极大地提高了发光效率。基于此构建的夹心ECL免疫传感器对CA15-3的检测显示出优良的性能:线性范围为0.05 U/m L~120 U/m L,检测限为0.014 U/m L(S/N=3),相关系数为0.9977。此外,该ECL免疫传感器还具有很好的稳定性,优良的选择性和再现性。2.基于聚L-半胱氨酸对自增强钌配合物的信号放大作用构建电致化学发光免疫传感器的研究为了进一步提高自增强钌配合物的发光效率,使ECL技术更好地应用于临床分析。这项工作采用聚L-半胱氨酸(p L-Cys)作为自增强钌配合物的共反应试剂,进一步提高了自增强钌配合物的发光效率。首先将发光试剂Ru(dcbpy)32+和其共反应试剂聚乙酰亚胺(PEI)通过酰胺反应合成新型的自增强钌配合物,基于PEI·与Ru(dcbpy)33+之间分子内电子转移形成了发光物质(PEI-Ru(II)*),该物质可以有效地放大Ru(dcbpy)33+的ECL信号。其次,采用循环伏安扫描的方法在玻璃碳电极的表面组装上p L-Cys膜,通过p L-Cys作为该自增强钌配合物的共反应试剂促进PEI-Ru(III)反应生成激发态的PEI-Ru(II)*,从而进一步放大Ru(dcbpy)33+的ECL信号。基于此信号放大因素,该ECL免疫传感器在简单、快速、稳定和选择性方面表现出巨大的优势。此外,该ECL免疫传感器对癌胚抗原检测的线性范围为0.10 pg/m L~80 ng/m L,相关系数为0.9942,检测限为0.045 pg/m L(S/N=3)。3.基于叶酸和原位生成的氧对自增强钌配合物的双重淬灭作用构建电致化学发光免疫传感器的研究由于某些淬灭试剂不稳定、难于标记的缺点使得一些ECL体系的应用范围受到了很大的限制。鉴于此,本研究不仅利用酶催化反应在电极表面原位产生淬灭试剂很好地解决了这一难题,还利用纳米材料作为仿酶克服了生物酶易失活,反应条件苛刻的缺点。此外,这个工作还采用全氟磺酸将发光试剂Ru(dcbpy)33+与共反应试剂聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子交联形成的新型自增强钌配合物固定在电极表面,缩短了发光试剂与电极的距离,大大地提高了自增强钌配合物的发光效率。首先,实验中合成的凹型结构的合金Pt Cu3纳米粒子(Pt Cu3 alloy NCs)可以用于固载大量的葡萄糖氧化酶-叶酸(GOD-FA)复合物,FA氧化激发态的PAMAM-Ru(II)*生成PAMAM-Ru(III)使ECL信号淬灭。然后,在葡萄糖存在的条件下,葡萄糖氧化酶氧化催化葡萄糖产生过氧化氢(H2O2),而Pt Cu3 alloy NCs作为过氧化氢模拟酶又催化H2O2原位生成氧气(O2)进一步淬灭ECL信号。最后,基于FA和原位生成的O2双重淬灭自增强钌配合物的ECL信号的策略构建了一个灵敏的ECL免疫传感器用于心肌肌钙蛋白I(c Tn I)的检测。该ECL免疫传感器对c Tn I的检测表现出一个宽的检测线性范围(0.1pg/m L~0.2 ng/m L)和一个低的检测限(12 fg/m L,S/N=3)。
[Abstract]:Electrochemiluminescence immune sensor is developed by combining electrochemiluminescence ( ECL ) analysis technology with immune sensing technology . It has the advantages of simple operation , easy control , high detection speed , low background signal , high selectivity and high sensitivity . A novel self - enhancing ruthenium complex with self - enhanced ruthenium complex is prepared by using a novel self - enhanced ruthenium complex , which has a wide linear range ( 0.1pg / ml ~ 0.2 ng / ml ) and a low detection limit ( 12 fg / m L , S / N = 3 ) .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3;TP212

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