电致化学发光生物传感器研究

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生物传感器是一个非常活跃的、多学科交叉的领域。它主要由两个元件组成,靶标识别元件和信号传导元件。电致化学发光(ECL)方法,由于其背景信号低、灵敏度高、可控性强等特点,被广泛应用于生物化学及环境中分析检测的研究。本论文的研究工作,选用不同的靶标识别元件,以ECL为信号传导方式,针对当前一些分析物检测中存在的问题,构建了新型ECL生物传感器。  本论文共五章。  第一章,文献综述。主要介绍生物传感器的原理及特点,核酸及其在生物传感器中的应用,电致化学发光的基本原理、发展概况及其应用等。最后,提出本论文的研究思路及其意义。  第二章介绍的研究工作为一种用于铅离子分析检测的新型ECL生物传感器的构建。实验选用以铅离子(Pb2+)为辅酶因子的脱氧核酶(8-17DNAzyme)为传感器的识别元件,以ECL为传感信号,采用非变性凝胶电泳技术,成功筛选并构建了有ECL染料标记的“智能型”发卡结构核酸信号探针。实验中利用电化学方法跟踪表征传感器的构建过程,并考察了脱氧核酶和发卡探针的孵化时间与ECL发光强度的关系。该传感器对铅离子具有良好的线性响应,并且稳定性好、灵敏度高、特异性强。  第三章介绍的研究工作为一种用于ATP分析检测的ECL生物传感器的构建。通过理论计算、设计并经实验验证,得到的三条DNA链,可用于ATP的传感分析。选用以ATP为辅酶因子的T4DNA连接酶为传感器的识别元件,以ECL为信号的传导方式,构建有ECL染料标记的核酸信号探针,实现简单快速、灵敏度高、特异性强地分析检测ATP。实验中利用电化学方法跟踪表征传感器的构建过程,并考察了ATP孵化时间对ECL发光强度的影响。该传感器对ATP具有良好的响应,并具有较好的特异性。  第四章的研究工作以合成的金簇-硅纳米颗粒复合物作为ECL发光材料,构建了一种新型固相ECL传感器,进行H2O2的传感检测。实验中考察了该复合物的荧光及ECL性质,并优化了电位阶跃施压条件。结果显示,传感器在6.5μM~32.6μM范围内对H2O2有较好的响应。传感器响应速度快,稳定性好,有望用于H2O2的分析检测。  第五章的研究工作为,以氨基化钌硅球纳米颗粒为研究对象,经电氧化反应实现固相化过程,将其直接共价修饰在玻碳电极表面,构建了一种新型同相ECL传感器。实验中考察了扫描电压范围、扫描速率以及扫描圈数,这三个因素对氨基化钌硅球纳米颗粒固相化过程及其ECL发光性能的影响。研究结果可为后续的研究应用提供一些支持和帮助,如作为检测器,与大型仪器联用分析检测胺类物质;作为电极修饰方面的参考,用于非标记型ECL传感器、材料表面的功能化修饰,特别是一些在特定位置需要非外界的点光源的研究中,提供新的思路与方法。
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