金属有机凝胶电致化学发光新体系的构建及其在生物分子检测中的应用

发布时间：2020-04-12 09:46

【摘要】：结合电化学和化学发光的电致化学发光(electrochemiluminescence,ECL)分析方法具有灵敏度高,设备简单,背景信号低等诸多优势,已成为分析领域不可或缺的方法之一。其中联吡啶钌/三丙胺(Ru(bpy)_3~(2+)/TPrA)体系和鲁米诺/双氧水(luminol/H_2O_2)体系是研究最为广泛的ECL发光体和共反应剂的组合,然而因为TPrA的易挥发、急性毒性以及luminol发光不稳定、信号衰减快等问题其应用依然受限。近年来,随着纳米技术的发展,越来越多的研究者开始关注于开发以纳米材料作为ECL发光体和ECL共反应剂的电化学发光体系,并进一步拓展基于这些纳米材料的生物传感应用。但是,目前报道的新型发光体或共反应剂纳米材料大多合成较为复杂繁琐。因此,开发简单合成的新型纳米材料并用于ECL领域是一个有前景的研究方向。本文致力于发展金属有机凝胶(metal-organic gels,MOGs)软材料在ECL领域的应用,探讨其发光机理并将其用于生物分子的检测。具体内容包括以下三个部分:1.铽(III)金属有机凝胶作为新型发光体构建电化学发光新体系用于四环素的检测。室温下,混合铽离子(Tb~(3+))和4-[2′2′:6′′2′′-三联吡啶]-4′-苯基羧基(Hcptpy)得到铽有机凝胶(TOGs)这种新型阴极发光的ECL发光体材料。在电化学扫描范围为0 V到-2 V时,以过硫酸钾(K_2S_2O_8)作为共反应剂,铽有机凝胶产生强阴极ECL信号。机理研究表明,体系的ECL发光原因归结为外部的共反应剂途径和内在的天线效应诱导增强的电致化学发光(antenna effect-induced enhanced ECL)。将构建的体系用于定量检测四环素,其线性范围为0.1μM 25μM,检测限为32.4 nM。2.TOGs作为电化学发光检测平台用于microRNA-141的检测。将多巴胺分子(dopamine,DA)共价连接到羧基化的DNA上,通过无酶支化杂交链式反应(branched hybrization chain reaction,bHCR)实现双循环扩增得到DNA纳米结构。在电极上修饰TOGs和链霉亲和素包被的金纳米颗粒(Au NPs)作为检测平台,加入DNA纳米结构后通过生物素和链霉亲和素的特异性反应将核酸修饰到电极表面。由于DA能有效猝灭TOGs的信号,使得修饰的DNA纳米结构也能够产生猝灭作用,实现对于靶物microRNA-141的检测,其检测范围为0.5 fM 500 fM,检测限为0.18 fM。3.银金属有机凝胶作为新型共反应剂构建电化学发光新体系用于靶物DNA的检测。将富含氨基的三聚氰胺和Ag~+混合加热后自组装得到银金属有机凝胶(Ag-MOGs)这种新型阳极ECL共反应剂材料。在电化学扫描范围为0 V到1.2 V时,以联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))作为阳极发光体,Ag-MOGs能增强其ECL信号约40倍。机理研究表明,Ag-MOGs能增强Ru(bpy)_3~(2+)的ECL信号的原因是其富含的氨基能对Ru(bpy)_3~(2+)产生电催化效果。将构建的体系用于定量检测靶物DNA,其线性范围为10 fM 2.5 fM,检测限为3.2 fM。本研究以金属有机凝胶材料为核心,以电致化学发光为主要技术手段,揭示了金属有机凝胶的ECL性质,并成功应用于对生物分子的检测。研究表明,将金属有机凝胶材料应用于ECL领域极大地拓展了其研究范畴,同时也丰富了对于ECL新材料的选择类型。
【图文】：

图 1-1 红荧烯自湮灭途径 ECL 原理[2]Fig. 1-1 The annihilation pathway ECL mechanism of rubrene.途径（Coreactant pathway），顾名思义，即发光体需要和共的 ECL 信号。在共反应途径中，，通常发光体和共反应剂在

图 1-3 环金属化的铱（III）配合物的聚集诱导电化学发光的说明[1description of aggregation-induced electrochemiluminescence from amplex.体系
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ427.26;O657.3;Q-33

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本文编号：2624578