鲁米诺长时间化学发光水凝胶的制备及其在胆固醇检测中的应用

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化学发光具有无需激发光源、背景干扰小、灵敏度高等优势,已被广泛应用于临床诊断、食品检测、环境监测等领域。但大多化学发光体系为瞬时发光,且发光衰减速度快,信号捕捉需要依赖于全自动和高灵敏度的专用仪器,限制了其在即时检测领域的应用和发展。近年来,探索发光强度高且持续时间长的化学发光体系成为该研究领域的热点,在发展化学发光分析检测新方法中具有重大的科学意义。本论文以海藻酸盐为基质,制备了鲁米诺长时间化学发光水凝胶,研究了鲁米诺长时间化学发光水凝胶的化学发光性能,并构建了胆固醇即时检测的化学发光传感器。主要研究内容如下:(1)以海藻酸盐为基质,通过简便温和的化学凝胶方式,成功制备了包含辣根过氧化物酶(HRP)、胆固醇氧化酶(COD)和鲁米诺的长时间化学发光水凝胶(HRP/COD/luminol/Alg)。利用COD和HRP构成的酶促级联反应所产生的H2O2与HRP/COD/luminol/Alg水凝胶反应,化学发光信号强度高,可视化效果明显。更重要的是,由于水凝胶的高粘度和多孔结构,H2O2扩散缓慢,与HRP/COD/luminol/Alg水凝胶反应产生持续时间长且稳定的化学发光。因此,我们可以采用智能手机代替专用仪器作为检测器来捕捉发光信号。基于水凝胶的长时间化学发光及COD对胆固醇的催化作用,实现了胆固醇的特异性和高灵敏分析检测,线性范围为0.01~0.35 m M(R~2=0.9913),检测限为5.3μM。本方法用于血清中胆固醇水平的评估,结果与临床参考值接近(RSD<10%),标准加入回收率在92.8%~107.5%之间。本工作为临床诊断中胆固醇的检测提供了一种新策略,拓宽了辉光型化学发光传感器在POCT中的应用。(2)制备了长时间化学发光共振能量转移(CRET)水凝胶(HRP/COD/SF/luminol/Alg),并将其用于胆固醇的即时检测。以酶促级联反应催化鲁米诺化学发光作为能量供体,高浓度荧光素钠(SF)作为能量受体,实现了鲁米诺体系的CRET,不仅获得了绿色的化学发光,提高了发光效率,可视化明显,还减少了鲁米诺的用量,降低了成本。此外,借助分子在高粘度海藻酸盐水凝胶中的缓慢扩散,长时间化学发光水凝胶中CRET可持续1小时。基于此,我们采用智能手机代替专用仪器作为检测器,实现了胆固醇的即时检测,线性范围为0.005~0.30 m M(R~2=0.9868),检测限为0.29μM。本方法用于血清中胆固醇水平的评估,检测结果与临床参考值接近(RSD<6%),标准加入回收率在97.3%~109.1%之间。基于CRET的长时间化学发光拓展了化学发光光谱范围,提高了分析检测灵敏度,在多元即时检测、化学发光成像以及彩色灯源等方面具有巨大的应用潜力。
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