电致化学发光分析是一种将电化学和化学发光相结合的新型分析技术。在电致化学发光的分析检测过程中,不需要引入外界光源,这有效避免了散射光的干扰,并可以获得更低的背景信号和更高的灵敏度。近十年来,新型发光体的探究和应用推动了多功能,高灵敏的ECL生物传感器的发展。其中,稀土纳米材料由于具有良好的光-电转化性能和生物相容性,可以作为良好的发光体用于构建电致化学发光生物传感器。本文通过元素的掺杂提高稀土氧化物的发光强度,制备新型的电致化学发光体,并基于此设计了以下两个高灵敏的生物传感器。1.近年来,发展单原子层或多原子层厚度的超薄二维纳米晶引起众多学者的关注。这类材料由于其形貌特殊而具有独特光学、电学性质,在许多领域中表现出良好的应用价值。稀土材料作为一种生物相容性良好及光-电转化性能突出的材料,可以用于构建电致化学发光生物传感器。基于此,本工作成功制备了掺硫氧化钇超薄纳米片作为电致化学发光体。这种特殊二维片层结构的掺硫氧化钇较其他形貌的掺硫氧化钇表现出更好的电致化学发光性质。通过将掺硫氧化钇超薄纳米片和连接小分子的DNA相结合作为基底,设计了一个灵敏、简单且性能良好的生物传感器。连接小分子的DNA可作为一个灵活的识别单元用于抗地高辛抗体的检测。该传感器利用抗体的空间位阻效应阻碍共反应剂的电子传递到电极表面,降低传感体系产生的光信号,实现对抗地高辛抗体的检测,线性范围为1-100 nM,检测限为0.72 nM。将硫引入氧化钇超薄纳米片中,可以从原子层面影响其表面态,创造更多的活性位点并提高电子和空穴的再结合率,从而产生强的电致化学发光信号。氧化钇超薄纳米片特殊的结构和元素组成,使其在电致化学发光生物传感器的设计和应用中具有良好的应用潜能。本工作中新合成的二维稀土发光材料及简单灵敏检测抗地高辛抗体的方法对于发展新型电致化学发光材料及设计其他传感器具有潜在的应用价值。2.发展高灵敏microRNAs的检测方法对于癌症的早期预防及准确治疗有着重大的现实意义。我们设计了一个基于双放大策略构建的高灵敏电致化学发光生物传感器用于microRNA-141的检测。其中包括DNA步行者的目标放大和新型掺硫Lu2O3/Ag2S电致化学发光共振能量转移体系的信号放大。使用磁性的四氧化三铁包二氧化硅作为平台用来负载DNA序列,Nt.BsmAl核酸内切酶识别特定的位点,进一步剪切和释放特异性序列。它们组成的DNA步行者将环境中微量的microRNAs转化为大量的转化DNA,实现重要的第一步目标放大。同时掺硫Lu2O3/Ag2S的电致化学发光共振能量转移体系与三螺旋DNA分子开关结合引起第二阶段信号的放大。掺硫改性后的Lu2O3较纯的Lu2O3有着更好电致化学发光信号,故而被选作电致化学发光共振能量转移体系的供体。Ag2S量子点作为受体,其吸收光谱与掺硫Lu2O3的发射谱重叠良好,两者能发生有效的能量转移。组成的三螺旋Ag2S信标较传统的发夹DNA连接Ag2S量子点表现出更好的猝灭效果,降低了传感器的信噪比。当转化DNA存在时,三螺旋Ag2S信标的构型将会改变,实现信号的恢复。该电致化学发光生物传感器对于microRNA-141的检测具有高的检测灵敏度和良好的分析性能。线性范围为0.05 fM到50pM,检测限约为0.016 fM(S/N=3)。该生物传感器中的双放大策略和新型电致化学发光体——掺硫Lu2O3对于发光材料设计、信号放大和临床分析具有潜在的应用价值。