随着人们对食品安全、环境保护和临床诊断等领域的日益关注,发展灵敏度高、通用性广以及操作便捷的分析方法和分析装置显得尤为迫切,电化学发光(ECL)技术的迅猛发展为此提供了良好的契机。电化学发光是由电化学反应控制的化学发光,因此它既具备化学发光分析灵敏度高、线性范围宽的优势,又具备电化学反应时空可控、操作简便等特点。此外与高效液相色谱(HPLC)及毛细管电泳(CE)等分离技术的联用,还能弥补电化学发光自身选择性差的缺陷,进一步扩展了该方法的研究和应用范围。电化学发光成像是近年来电化学发光领域快速崛起的一种新技术。有别于传统的强度信号(通过光电二极管或倍增管(PMT)采集),电化学发光成像技术获得的是电极表面发光的图像信号,因此非常适用于高通量阵列分析、电极表面结构的快速表征以及多组分同时检测。本论文以电化学发光成像为检测手段,开展了生物传感阵列分析,以及研究了电极表面有序二氧化硅纳米孔道薄膜对发光的增强效应。论文共分为四章：第一章简要介绍了电化学发光成像技术的发展及优势；主要阐述了Ru(bpy)32+/TPrA和鲁米诺／过氧化氢电化学发光体系的反应机理；总结了电化学发光成像技术在电极表面活性表征、新发光体系研究以及分析化学等领域的应用。第二章构建了一种可用于葡萄糖、胆碱和乳酸检测的电化学发光生物传感阵列芯片。该阵列传感器由一片刻有“轮子”型图案的氧化铟锡(ITO)导电玻璃基底和六块聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片构成,并且芯片的工作电极表面修饰有氧化酶/碳纳米管/壳聚糖复合物膜。测定前,将含鲁米诺的不同浓度待测样品依次滴入六个微液池内。在施加合适的驱动电压后,鲁米诺与酶促生成的过氧化氢的电化学发光反应就会被触发。产生的发光信号由阵列传感芯片上方的电荷耦合装置(CCD)捕获。实验结果表明,在一定范围内,葡萄糖、胆碱和乳酸三种底物的浓度与对应光强之间均有较好的线性关系,所得最低检出限依次为0.014mM,0.097mM以及0.040mM。另外,通过将三种氧化酶固定在ITO玻璃基底的不同工作电极上,该阵列传感芯片还可实现混合样品中多组分的同时测定。所设计的生物传感阵列芯片具有工作电压低、分析速度快、样品用量少等优势。第三章研究了二氧化硅纳米孔道修饰的ITO电极对Ru(bpy)32+/TPrA体系的电化学发光增强效应。采用Stober溶液生长法制备的二氧化硅纳米孔道阵列高度有序,且孔道垂直于ITO基底表面。由于尺寸效应(孔径为2-3nm)和电荷效应(当pH>4时,孔道壁带负电荷),二氧化硅纳米孔道能显著地加快Ru(bpy)32+的传质过程,从而实现发光信号的大幅增强。例如以TPrA为共反应剂时,相比于空白ITO电极,修饰有二氧化硅纳米孔道的ITO电极可使电化学发光强度提高107倍。基于该信号放大效应,少量Ru(bpy)32+(9μM)即可实现胺基类共反应剂的灵敏检测。此外,结合PMT和CCD检测装置分别进行发光现象强度和图像两种方式的采集。实验结果表明,发光信号(强度值或者是图像灰度值)与每种共反应剂在特定浓度范围内有着良好的线性关系,所得检测限均可达到纳摩尔级。有序二氧化硅纳米孔道修饰电极的制备简单、价格低廉,不仅可以极大地增强电化学发光强度、增加分析灵敏度,同时还能够减少发光试剂的消耗、降低检测成本,一举两得。最后论文对研究工作进行了总结,同时也尝试对电化学发光成像技术的发展趋势进行了简要展望。