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电致化学发光活性离子通道的构建及其生物检测应用研究

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电致化学发光活性离子通道的构建及其生物检测应用研究

作者：赵元章南京理工大学

学位级别：硕士

电化学发光(ECL)是在电极上施加一定的电压使电极反应产物之间或电极反应产物与溶液中某组分之间进行化学反应而产生的一种光辐射。ECL兼有电化学和化学发光法的双重优点,具有高灵敏度、极低的检测限、较宽的线性范围、仪器简单、操作... 详细信息

电化学发光(ECL)是在电极上施加一定的电压使电极反应产物之间或电极反应产物与溶液中某组分之间进行化学反应而产生的一种光辐射。ECL兼有电化学和化学发光法的双重优点,具有高灵敏度、极低的检测限、较宽的线性范围、仪器简单、操作方便、易于实现自动化等优点。ECL技术是一种全新的检测技术,它不仅能提供发光强度和电化学信号,而且能提供光学检测及成像等方面更多的信息。最近,该技术的发展显示了其在探测微观生物界面方面的卓越才能,例如许多生物过程实际上与离子通道膜相关。本文通过构建膜支撑的孔蛋白体系,探索了ECL在离子通道、膜活性分析中的应用潜力。(1)本实验选择了合适的四辛基溴化铵构建ECL发光膜体系,探究了卤素离子对ECL的响应,并利用这种新的ECL模型来评估模拟生物膜的渗透。首先,通过电化学方法分析卤素离子结合强度,结果整体符合Langmuir等温线。之后从时间依赖的ECL统计数据中获得阴离子跨膜动力学模式,从而通过纳米笼定向的质量转移途径精确定位ECL信号。最后,结合卤素选择性荧光测定法,确定了离子转运机理。此分析策略可能会替代过去的纳米孔和荧光分析方法,成为ECL应用在各种表面受限瞬态场景测量中的一种新方法,例如体外门控离子或分子运输。(2)本实验基于在锌卟啉有机笼(Zn PC)的基础上,用生物细胞膜成分磷脂代替四辛基溴化铵,通过紫外、荧光及电镜表征推断其在氯仿相的组成形式。亲脂性Zn PC是由动态共价化学构建的独特的几何中空结构,其脂肪族顶点使它具有一定的空隙,且易与生物膜融合。由于脂双层膜的特性,该体系ECL对HO不敏感。在正交实验表中发现以磷脂、胆固醇、有机笼组成的体系是一种膜敏感的ECL系统,就此特性利用微观层面上Ca、穿膜肽对膜结构产生影响,转换为可视化的ECL信号。同时以该体系制备囊泡,与细胞一起孵育后进行细胞成像,证明其与细胞膜良好的相容性,为膜结构检测以及细胞成像提供了一种新的思路。

关键词：生物传感器电致化学发光卟啉仿生膜离子通道

电致化学发光-分子印迹传感器测定L-苯丙氨酸

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分析化学 2013年第10期41卷 1543-1548页

作者：丁照云李春阳宋启军江南大学化学与材料工程学院

在三联吡啶钌固相电极上,采用溶胶-凝胶法电沉积分子印迹聚合物,制得电致化学发光-分子印迹传感器。研究了该传感器的电化学和电致化学发光性能。结果表明,此传感器对L-苯丙氨酸具有很高的检测灵敏度和良好的选择性。在优化的条件下,测... 详细信息

在三联吡啶钌固相电极上,采用溶胶-凝胶法电沉积分子印迹聚合物,制得电致化学发光-分子印迹传感器。研究了该传感器的电化学和电致化学发光性能。结果表明,此传感器对L-苯丙氨酸具有很高的检测灵敏度和良好的选择性。在优化的条件下,测定L-苯丙氨酸的线性范围为1.0×10#11;.0×10#8mol/L,检出限为3.1×10#12mol/L。此传感器可应用于尿样中L-苯丙氨酸的测定,回收率为94.8%;10.6%。

关键词：电致化学发光分子印迹 L-苯丙氨酸溶胶-凝胶

喹吖啶酮修饰微孔电极电致化学发光检测铜离子

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分析试验室 2022年第12期41卷 1538-1544页

作者：张通凯刘凤玉宁洪侠陈萌李福胜大连理工大学化工学院大连116024

以喹吖啶酮(QA)为发光母体,2,6-吡啶二羧酸(PDC)为吸附基团,合成有机染料QA-PDC2。将该染料修饰在微孔氧化铟锡(ITO)电极表面,制备了一种新型的电致化学发光(ECL)电极。研究发现,在pH 7.0,共反应剂K_(2)S_(2)O_(8)浓度为0.08 mol/L时,IT... 详细信息

以喹吖啶酮(QA)为发光母体,2,6-吡啶二羧酸(PDC)为吸附基团,合成有机染料QA-PDC2。将该染料修饰在微孔氧化铟锡(ITO)电极表面,制备了一种新型的电致化学发光(ECL)电极。研究发现,在pH 7.0,共反应剂K_(2)S_(2)O_(8)浓度为0.08 mol/L时,ITO/QA-PDC2电极可以发出较强的ECL信号。在此条件下加入Cu^(2+)后,该传感器的ECL强度明显降低,且与Cu^(2+)浓度的对数值在1×10^(-8)~1×10^(-5)mol/L范围内具有良好的线性关系,其相关系数(R^(2))为0.9944,检出限(LOD)为3.8×10^(-8)mol/L。采用标准加入法评价该方法的实用性,回收率为98.8%~101.5%,相对标准偏差(RSD)均小于4.5%。

关键词：喹吖啶酮电致化学发光定量检测铜离子

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基于金银双金属纳米簇三元碳基纳米片的电化学发光传感器用于甲胎蛋白的检测

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分析化学 2022年第10期50卷 1567-1577页

作者：黄小梅邓祥邢浪漫陈伟孙莉朱晓玉四川文理学院化学化工学院四川省教育厅特色植物开发利用研究重点实验室四川省高等学校绿色化学重点实验室

采用一步室温工艺、空气中热解和原位还原法，制备了一种碳基过渡金属氧化物纳米片(Pd NPs-CuⅡCoⅡ@C),以此纳米片为共反应促进剂，通过化学键交联的方式将共反应试剂三-(2-氨基乙基)胺(TAEA)和发光试剂金银双金属纳米簇(Au-Ag NCs)依... 详细信息

采用一步室温工艺、空气中热解和原位还原法，制备了一种碳基过渡金属氧化物纳米片(Pd NPs-CuⅡCoⅡ@C),以此纳米片为共反应促进剂，通过化学键交联的方式将共反应试剂三-(2-氨基乙基)胺(TAEA)和发光试剂金银双金属纳米簇(Au-Ag NCs)依次结合，成功合成了Au-Ag NCs-TAEA-Pd NPs-CuⅡCoⅡ@C三元一体的发光复合纳米材料。将此三元发光复合材料结合甲胎蛋白抗体(anti-AFP)作为捕获探针，构建了一种“三明治”式电致化学发光(ECL)免疫传感器用于AFP的超灵敏检测。由于分子内共反应促进剂和分子内共反应剂的双重催化协同作用及双金属纳米簇发光体的“银效应”,使三元一体的Au-Ag NCs-TAEA-Pd NPs-CuⅡCoⅡ@C发光纳米复合材料具有优良的ECL性能。此ECL生物传感器对AFP的检测范围为0.001～100 ng/mL,检出限(3σ)低至0.3 pg/mL。本研究构建的ECL免疫传感器有望应用于其它生物分子的诊断和分析。

关键词：金银双金属纳米簇金属有机框架材料甲胎蛋白电致化学发光共反应促进剂

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电致化学发光研究的新材料和新方法

化学进展 2011年第12期23卷 2588-2597页

作者：罗峰林志杰陈曦福建省计量科学研究院福州350003 厦门大学化学化工学院化学系厦门361005

由于方法的使用范围广、光学系统简单和操作容易,电致化学发光(ECL)得到人们的广泛重视。随着对ECL研究的深入,ECL研究所涉及的领域和层面已有很大的扩展,特别是近十年来,ECL研究发展更为迅猛。除ECL理论研究外,为了适应分析检测的应用... 详细信息

由于方法的使用范围广、光学系统简单和操作容易,电致化学发光(ECL)得到人们的广泛重视。随着对ECL研究的深入,ECL研究所涉及的领域和层面已有很大的扩展,特别是近十年来,ECL研究发展更为迅猛。除ECL理论研究外,为了适应分析检测的应用的需求,ECL在新材料、新实验技术和方法方面出现了许多的研究报道。本文综述最近几年来ECL研究在新材料应用和新实验技术的开发方面的一些进展,包括纳微米材料和量子点材料在ECL方面的研究,同时对固态ECL和基于三原色(RGB)机理的可视化ECL研究进展,进行了一些讨论。最后,综述展望纳米和量子点材料修饰电极ECL的研究和应用的前景。

关键词：电致化学发光新材料新方法

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三联吡啶钌的新型共反应剂电致化学发光体系灵敏检测过氧化氢

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分析化学 2022年第12期50卷 1852-1859页

作者：高亚芳鲁理平北京工业大学环境与生命学部区域复合污染防治北京市重点实验室

电致化学发光(ECL)体系中共反应剂的低浓度、高灵敏度、无毒性等特点是其应用于生物分析的重要基础。本研究利用生物体内源性物质半胱胺(CS)作为ECL共反应剂，研究了三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)的ECL行为。结果表明，CS作为共反应剂显著增强... 详细信息

电致化学发光(ECL)体系中共反应剂的低浓度、高灵敏度、无毒性等特点是其应用于生物分析的重要基础。本研究利用生物体内源性物质半胱胺(CS)作为ECL共反应剂，研究了三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)的ECL行为。结果表明，CS作为共反应剂显著增强了Ru(bpy)32+的阳极ECL信号。探究了CS浓度、 Ru(bpy)2+3浓度、体系pH值等因素对此体系ECL强度的影响，推测了此体系的ECL发光机理。基于过氧化氢(H2O2)对Ru(bpy)32+-CS体系的ECL猝灭现象，实现了对H2O2的灵敏测定，其线性范围为5×10-8～5×10-5mol/L,检出限为10 nmol/L(S/N=3)。鉴于CS良好的生物相容性和无毒性，以及优良的ECL增强效率，此ECL体系在生物分析中具有良好的应用潜力。

关键词：半胱胺三联吡啶钌电致化学发光过氧化氢共反应剂

电致化学发光技术用于β-淀粉样蛋白体系检测的研究

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电致化学发光技术用于β-淀粉样蛋白体系检测的研究

作者：秦海新青岛科技大学

学位级别：硕士

阿尔茨海默症是一种慢性神经退行性疾病,其特征为记忆力衰退、语言和方向能力降低、情绪变动、行动能力丧失和思维与行为障碍等。近几年的研究表明,β-淀粉样蛋白可以作为阿尔茨海默症的标记物,并且β-淀粉样蛋白(Aβ)与Cu或Fe等金属离... 详细信息

阿尔茨海默症是一种慢性神经退行性疾病,其特征为记忆力衰退、语言和方向能力降低、情绪变动、行动能力丧失和思维与行为障碍等。近几年的研究表明,β-淀粉样蛋白可以作为阿尔茨海默症的标记物,并且β-淀粉样蛋白(Aβ)与Cu或Fe等金属离子的结合会产生具有氧化性的活性氧(ROS),产生氧化损伤,给患者带来很大困扰。随着传感器研究的发展,目前已有多种传感器应用于β-淀粉样蛋白的检测。本文以电致化学发光技术为测试方法,选用不同发光底物,利用适体与蛋白的特异性,运用不同的传感策略,建立了三种不同传感器,以实现对β-淀粉样蛋白单体的检测。主要内容如下:1)一种免标记和信号“开”的传感策略用于β-淀粉样蛋白的灵敏检测。建立了一种简单,免标记且具有信号增强作用的ECL适体传感器,使用鲁米诺作为ECL信号的发光体,通过适体与靶标物的特异性结合,利用Cu-Aβ与水中溶解氧之间的催化作用,原位生成ROS作为共反应剂,来特异性检测Aβ肽。具体来讲,利用Au-S键将β-淀粉样蛋白的适体固定在金电极表面。当Aβ与Cu结合形成复合物后,可以通过适体与靶标的特异性结合捕获到电极表面。当Aβ-Cu捕获到电极表面后,可以在抗坏血酸(AA)存在的情况下与O反应产生ROS,进而增强鲁米诺的ECL发光信号,实现对Aβ单体的特异性检测。此方法测定Aβ的线性范围为1.0×10 mol/L到1.0×10 mol/L,检测限为3.5×10 mol/L。此传感器具有灵敏度高、特异性好和稳定性强等特点。2)基于g-CN-Heme和淀粉样蛋白结合的自组装增强电化学发光用于β-淀粉样蛋白的灵敏检测。采用水热合成法制备了碳化氮薄片-血红素(g-CN-Heme)复合材料,将其作为ECL发光材料,通过适体与靶标的特异性结合以及Aβ与Heme的结合作用,将Aβ和复合材料捕获到电极上,利用Heme-Aβ与溶解氧之间的反应,促进第二种共反应剂HO的现场生成,最终实现Aβ的特异性检测。具体来讲,利用Au-S键将β-淀粉样蛋白的适体固定在金电极表面,通过适体与靶标的特异性结合捕获到电极表面,当Aβ捕获到电极表面时,可以通过Aβ与Heme的结合将g-CN-Heme结合到电极表面。当传感器成功构建后,Heme-Aβ与溶解氧反应生成HO,与体系中原有的共反应剂KSO协同增强g-CN的电化学发光,实现了对Aβ单体的检测。在1.0×10 mol/L到1.0×10 mol/L范围内,ECL强度与Aβ浓度具有良好线性关系,检出限低至3.2×10 mol/L。该传感器具有较高的灵敏度和较好的特异性。3)多机制驱动的电致化学发光用于β-淀粉样蛋白的高灵敏检测。构建了一种竞争驱动的电致化学发光传感器,使用CN作为ECL发光底物,通过适体与靶标的特异性结合,利用Aβ-Heme-Cu会产生HO的特性和空间位阻效应,实现对Aβ单体的特异性检测。具体而言,在电极表面层层组装CN和Au纳米颗粒,利用Au-S键将β-淀粉样蛋白的适体固定在电极表面,通过适体与靶标的特异性将Aβ-Heme-Cu组装到电极上。当少量Aβ存在时,由于Aβ-Heme-Cu会产生少量的HO促进CN的ECL信号;在过量Aβ存在时,Aβ-Heme-Cu的存在会给电极增加额外的空间位阻,导致ECL信号的降低。构建的传感器在Aβ浓度为1.0×10 mol/L到1.0×10 mol/L之间具有良好的线性关系,检测限为4.8×10 mol/L。此传感器具有良好的灵敏度和选择性。

关键词：阿尔茨海默症电致化学发光淀粉样蛋白鲁米诺 g-C3N4

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电致化学发光法测定血清中多巴胺含量

化学工程与装备 2022年第12期 226-227+253页

作者：曾卫佳曹睿涵周俞晴王玉婷张秩伟赣南医学院药学院

苝四甲酸(PTCA)纳米棒在过硫酸根(S2O82-)作为共反应试剂的条件下具有高的电致化学发光(ECL)信号，且多巴胺(DA)可以显著猝灭该体系ECL信号。采用PTCA修饰电极，构建用于灵敏检测DA的ECL传感器。随着DA浓度的增加，PTCA/S2O82-体系的EC... 详细信息

苝四甲酸(PTCA)纳米棒在过硫酸根(S2O82-)作为共反应试剂的条件下具有高的电致化学发光(ECL)信号，且多巴胺(DA)可以显著猝灭该体系ECL信号。采用PTCA修饰电极，构建用于灵敏检测DA的ECL传感器。随着DA浓度的增加，PTCA/S2O82-体系的ECL信号逐渐降低，并且在DA浓度为1 nmol/L～500μmol/L范围内，传感器ECL信号和其浓度对数值呈现良好的线性关系，线性方程为I=-2155.18 lgcDA+6819.86，线性相关系数为R=0.9991，检出限为0.3 nmol/L。血清样品中DA的加标回收率为97.5%～105.8%。本工作为血清中DA快速、灵敏测定提供了新的思路。

关键词：多巴胺电致化学发光苝四甲酸血清

N-羟基琥珀酰亚胺作为(pq)Ir(acac)共反应剂电致化学发光法检测Hg

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分析试验室 2023年

作者：付云峰任美娟吴芳辉叶明富殷国霞王晨生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学化学与化工学院信息材料及器件化应用四川省高校重点实验室成都信息工程大学

制备了(pq)2Ir(acac)(pq=2-苯基喹啉，acac=乙酰丙酮)并对其进行表征。采用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为中性混合溶剂中(pq)2Ir(acac)的共反应剂，获得强的电致化学发光(ECL)信号。向该体系中加入Hg2+后，因NHS与Hg2+的特异性螯合作用，... 详细信息

制备了(pq)2Ir(acac)(pq=2-苯基喹啉，acac=乙酰丙酮)并对其进行表征。采用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为中性混合溶剂中(pq)2Ir(acac)的共反应剂，获得强的电致化学发光(ECL)信号。向该体系中加入Hg2+后，因NHS与Hg2+的特异性螯合作用，阻断了NHS与(pq)2Ir(acac)之间的共反应，使得其ECL响应显著降低，据此构建了灵敏检测Hg2+的方法。优化条件下，(pq)2Ir(acac)/NHS体系ECL强度变化的对数值与Hg2+浓度的自然对数值在0.1～90 μmol/L范围内呈良好的线性关系，检出限达33 nmol/L。(pq)2Ir(acac)/NHS体系对Hg2+具有良好的选择性和稳定性。该方法可用于测定实际水样中Hg2+浓度。

关键词：环金属铱配合物 N-羟基琥珀酰亚胺电致化学发光汞离子检测