双增强电化学发光探针及免疫传感器的构建

作     者：吴洋 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜捷

授予年度：2023年

学科分类：081704[工学-应用化学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 07[理学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：双增强机制 聚集诱导效应 自增强机制 金属有机框架 电化学发光探针 免疫传感器 

摘      要：夹心式免疫传感器是生物分析的有利工具之一,但标签探针存在制备复杂、价格昂贵等缺陷,利用金属纳米团簇(NCs)作为标签探针能解决抗体标记困难的问题,随之而来又存在电化学发光(ECL)效率不高的缺陷。本研究基于金属纳米团簇(NCs)构建双增强电化学发光体及夹心式电化学发光免疫传感器。主要研究内容如下:1.双增强电化学发光体的构建金属纳米团簇(NCs)因其表面官能团多样性、优异的光学性质、低毒性、易于合成以及可调谐的发射波长等特性常用作电化学发光体,然而它们中的大多数纳米团簇因其配体的自由振动和旋转等因素而导致ECL效率不高,极大地限制了在电化学发光分析中的应用。首先,以L-型谷胱甘肽(L-GSH)作为保护剂和还原剂,用元素置换的原理制备了光学性质良好的金银纳米簇(Au/Ag BNCs)。由于BNCs的配体GSH含有大量羧基基团,通过酰胺化反应将共反应剂DPEA锚定在BNCs的表面,从而缩短了它们之间的电子转移距离(实现了簇间电子转移),并产生自增强(Self-Enhanced)的ECL信号,将这种纳米材料命名为DPEA-GSH@Au/Ag BNCs(DBNCs)。结果表明共价后形成的DBNCs的ECL效率明显高于将BNCs和DPEA简单混合在一起的效率。之后,将DBNCs组装进金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,ZIF-8)中,由于DBNCs均匀分布在ZIF-8的多孔结构中在ECL和光致发光(PL)表现出聚合诱导增强(AIE)特征。与分散的DBNCs相比,由于ZIF-8@DBNCs高度有序的拓扑结构所造成的约束效应,ECL强度提高了1倍。2.免疫传感器的构建由于生物体系中的某些生物标记物浓度极低,传统的检测方法如酶联免疫吸附(ELISA)等的检测精度不高,检测结果受多种因素干扰。免疫传感器是将电化学发光与免疫分析相结合,具有低检测线、高灵敏度、宽线性范围等优势。本研究以ZIF-8@BNCs@Ab为ECL探针构建了夹心式免疫传感器。首先,利用酰胺化反应将BNCs与(捕获抗体)Ab结合得到BNCs@Ab作为免疫探针,将BNCs@Ab嵌入ZIF-8中进而形成具有聚集诱导(AIE)机制的免疫探针ZIF-8@BNCs@Ab。以PSA为靶蛋白,通过夹心式免疫传感器对PSA进行检测,结果表明这种具有聚集诱导(AIE)机制免疫传感器线性范围在0.1 pg/m L～10 ng/m L,检测限(LOD)为0.053 pg/m L,选择性良好。因此,该夹心式免疫传感器为检测PSA抗原及其他生物标记物提供了新思路。