發(fā)布時間：2017-09-23 16:38

  本文關(guān)鍵詞：基于發(fā)光納米材料構(gòu)建的電致化學發(fā)光免疫傳感器應(yīng)用于心肌肌鈣蛋白-I檢測

  更多相關(guān)文章： 電致化學發(fā)光 免疫傳感器 發(fā)光納米材料 心肌肌鈣蛋白-I

【摘要】：隨著納米材料迅速的發(fā)展,在納米材料表面富集大量電致化學發(fā)光(ECL)活性分子合成發(fā)光功能化納米材料,以及研究具有ECL性質(zhì)的自發(fā)光納米材料,受到人們的廣泛關(guān)注。我們將發(fā)光納米材料作為信號探針,構(gòu)建高選擇性、高靈敏度、低背景的電致化學發(fā)光免疫傳感器分析方法。急性心肌梗塞(AMI)是臨床常見的急性多發(fā)病,正確診斷及時救治對挽救瀕死心肌,對改善和降低AMI患病率和死亡率具有重要意義。心肌肌鈣蛋白(cardiac troponin,c Tn)是心肌肌肉收縮的調(diào)節(jié)蛋白。其中心肌肌鈣蛋白I(c Tn I)的分泌和心肌梗塞發(fā)病率密切相關(guān),在醫(yī)學檢測中c Tn I被認為是心肌梗塞檢測的黃金標準心臟生物標記物。我們將ECL免疫傳感器的特性和納米材料特有的優(yōu)點結(jié)合用于實現(xiàn)在患病的早期階段高效、低濃度、快速的c Tn I測定。該方法不僅無需復(fù)雜繁瑣的試劑加入過程,操作過程簡單,還縮短了能量傳遞過程,減少能量損失成功地實現(xiàn)了目標分析物的高靈敏、低成本檢測,成為生物分析領(lǐng)域一個新的發(fā)展趨勢。本論文主要從以下幾個方面開展研究工作:1.基于自增強釕(II)復(fù)合物的超靈敏電致化學發(fā)光免疫傳感器用于檢測c Tn I傳統(tǒng)的ECL免疫傳感器為了提升發(fā)光試劑的發(fā)光效率通常將共反應(yīng)試劑加在檢測底液中,但溶液中許多不利的微環(huán)境因素限制了ECL分析技術(shù)的檢測靈敏性。在本工作中,我們將共反應(yīng)試劑(L-cysteine)和發(fā)光試劑(Ru(dcbpy)_3~(2+))連接在一個分子上獲得一種新穎的自增強ECL發(fā)光試劑(L-cys@Ru(II))。自增強釕(II)復(fù)合物的應(yīng)用不僅避免了將共反應(yīng)試劑和發(fā)光試劑添加于測試底液中,簡化了測定過程、縮短了分析時間,同時實現(xiàn)分子內(nèi)反應(yīng)縮短了能量傳遞路徑、減少了能量損失,有效的提高了ECL發(fā)光信號。隨后,釕(II)復(fù)合物和二抗(anti-c Tn I)通過Au-N或Au-S共價鍵被固載在金納米棒(Au NRs)上,這不僅實現(xiàn)更多自增強釕(II)復(fù)合物的固載,還合成了穩(wěn)定的Ab2生物復(fù)合物作為信號探針。最后,ECL免疫傳感界面的構(gòu)建是通過電化學沉積樹枝狀金納米粒子(GNDs)在玻碳電極(GCE)表面來固載捕獲抗體(anti-c Tn I)。目標傳感器展示出高的靈敏度和寬的線性范圍,c Tn I的檢測線性范圍為0.25 pg/m L~0.1 ng/m L,檢出限為0.083 pg/m L(S/N=3)。該方法具有制備簡單、操作簡便、靈敏度高等優(yōu)點,為臨床免疫測定法提供了新的參考。2.基于膽堿氧化酶和魯米諾還原的Pt@Au雜交納米花的雙重放大體系的超靈敏免疫分析魯米諾作為一種廣泛研究的ECL發(fā)光試劑,具有,低氧化電位、高發(fā)光效率和強發(fā)光強度的優(yōu)點。近年來,眾多課題組一直在尋找合適的方式將魯米諾固載在電極表面用于生物檢測。本工作中,首先利用魯米諾的還原性合成多功能的Pt和Au雜化的花狀納米復(fù)合物,同時在還原反應(yīng)中發(fā)光基團魯米諾連接在納米復(fù)合物上形成納米復(fù)合物(luminol-Pt@Au NF);隨后膽堿氧化酶(Ch Ox)通過Pt-N或Pt-S共價鍵被固載在納米復(fù)合物的表面,從而構(gòu)建了包括Ch Ox催化膽堿生成H_2O_2和H_2O_2被Pt@Au NFs模擬酶原位催化分解的雙重模擬酶放大體系,形成的H_2O_2被Pt@Au NFs模擬酶催化分解為OH·和O_2·-直接催化促進魯米諾的ECL發(fā)光,顯著的增強了傳感器的靈敏度;最后,我們采用Mn O_2功能化的碳納米管(Mn O_2@MWNTs)來固載Ab1修飾免疫傳感界面。綜上所述,目標免疫傳感器對c Tn I的線性范圍寬(0.05 pg m L-1~0.1 ng m L-1)、檢出限低(83 fg m L-1)、選擇性高、重現(xiàn)性好,對c Tn I檢測限達到fg m L-1級別,在免疫測定領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。3.基于銀納米晶和Ru(bpy)_3~(2+)之間的雙波長比率法共振能量轉(zhuǎn)移電化學發(fā)光免疫傳感器用于心肌肌鈣蛋白I檢測本工作中,通過簡易的電沉積法直接在電極表面合成銀納米簇(Ag NCs),并首次觀察到Ag NCs在458 nm波長有顯著的陰極ECL發(fā)光。我們通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM),X射線衍射(XRD),以及熒光光譜(PL),表征了Ag NCs的形態(tài)特征,并探討了其光學性質(zhì)。并采用過二硫酸離子(S_2O_8~(2-))促進Ag NCs的ECL發(fā)光,通過共反應(yīng)試劑路徑闡明Ag NCs的ECL發(fā)光機制。相較于在溶液中傳統(tǒng)的Ag NCs,我們制備的Ag NCs采用一個簡單而快速的電沉積方法合成,并產(chǎn)生了高發(fā)光效率。但是Ag NCs的ECL效率低于魯米諾、聯(lián)吡啶釕等傳統(tǒng)的ECL試劑的發(fā)光效率,同時Ag NCs的ECL激發(fā)電位過高,這限制了Ag NCs的生物檢測應(yīng)用。我們設(shè)計了基于從Ag NCs到聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)_3~(2+))之間的雙波長比率法電致化學發(fā)光能量轉(zhuǎn)移(ECL-RET)免疫傳感器用于c Tn I的靈敏檢測。Ag NCs的ECL激發(fā)波長與Ru(bpy)_3~(2+)的紫外-可見吸收峰顯示了良好的光譜重疊,說明基于ECL信號在458 nm處淬滅并在650 nm處增強可實現(xiàn)雙波長比率法ECL-RET。最后,羧基化多壁碳納米管作為納米載體固載Ru(bpy)_3~(2+)合成納米復(fù)合物(Ru(bpy)_3~(2+)/MWCNTs)。通過測量ECL650 nm/ECL458 nm的比例,我們可以更加準確的檢測從1.0 pg/m L到1.0 ng/m L范圍的c Tn I濃度。這項工作提供了一個新穎的發(fā)光試劑Ag NCs生物檢測應(yīng)用,也豐富了ECL-RET分析體系的檢測方法。
【關(guān)鍵詞】：電致化學發(fā)光 免疫傳感器 發(fā)光納米材料 心肌肌鈣蛋白-I
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 緒言11-19
• 1.1 電致化學發(fā)光概述11
• 1.2 發(fā)光納米材料11-14
• 1.2.1 發(fā)光納米材料概述11-12
• 1.2.2 功能化發(fā)光納米材料在電致化學發(fā)光免疫傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用12-13
• 1.2.3 自發(fā)光納米材料在電致化學發(fā)光免疫傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用13-14
• 1.3 生物傳感器簡介14-15
• 1.4 電致化學發(fā)光免疫傳感器概述15-16
• 1.5 心肌肌鈣蛋白簡介16-17
• 1.6 本文研究思路17-19
• 第二章 基于自增強Ru(II)復(fù)合物的超靈敏電致化學發(fā)光免疫傳感器用于檢測心肌肌鈣蛋白I19-31
• 2.1 引言19-20
• 2.2 實驗部分20-23
• 2.2.1 試劑和儀器20-21
• 2.2.2 制備金納米棒21
• 2.2.3 制備自增強L-Cys@Ru(dcbpy)_3~(2+)分子化合物21
• 2.2.4 制備anti-c Tn I/Au NRs/L-Cys@Ru(dcbpy)_3~(2+)探針（Ab_2生物復(fù)合物）21-22
• 2.2.5 免疫傳感器的制備22
• 2.2.6 測量方法22-23
• 2.3 結(jié)果與討論23-29
• 2.3.1 不同納米材料的表征23-24
• 2.3.2 L-Cys@Ru(II)復(fù)合物的穩(wěn)定性24
• 2.3.3 L-Cys@Ru(II)復(fù)合物的可能發(fā)光機理24-25
• 2.3.4 ECL免疫傳感器的電化學表征25-26
• 2.3.5 Ab_2生物結(jié)合物孵育時間的優(yōu)化26
• 2.3.6 放大策略的ECL表征26-27
• 2.3.7 免疫傳感器對c Tn I的ECL響應(yīng)27-28
• 2.3.8 穩(wěn)定性，重現(xiàn)性和選擇性28-29
• 2.3.9 實際樣品檢測29
• 2.4 結(jié)論29-31
• 第三章 基于膽堿氧化酶和魯米諾還原的Pt@Au雜交納米花的雙重放大體系的超靈敏免疫分析31-42
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實驗部分32-35
• 3.2.1 試劑和儀器32
• 3.2.2 制備luminol-Pt@Au NFs納米復(fù)合物32-33
• 3.2.3 制備Ab_2/luminol-Pt@Au NFs/Ch Ox納米復(fù)合物33
• 3.2.4 合成Mn O_2@MWNTs納米復(fù)合物33
• 3.2.5 免疫傳感器的制備33-34
• 3.2.6 電極的測試過程及響應(yīng)原理34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-41
• 3.3.1 納米材料表征35
• 3.3.2 luminol-Pt@Au NFs的紫外吸收譜圖35-36
• 3.3.3 luminol-Au NFs及l(fā)uminol-Pt@Au NFs的X射線電子能譜圖36-37
• 3.3.4 免疫傳感器的電化學表征37-38
• 3.3.5 不同二抗標記物的響應(yīng)性能對比38-39
• 3.3.6 免疫傳感器的響應(yīng)性能39-40
• 3.3.7 免疫傳感器的穩(wěn)定性、選擇性以及重現(xiàn)性40
• 3.3.8 免疫傳感器的初步應(yīng)用40-41
• 3.4 總結(jié)41-42
• 第四章 基于銀納晶和聯(lián)吡啶釕的雙波長比率法電致化學發(fā)光能量轉(zhuǎn)移免疫傳感器42-51
• 4.1 引言42-43
• 4.2 實驗部分43-45
• 4.2.1 試劑和儀器43
• 4.2.2 銀納米簇的制備43-44
• 4.2.3 Ru(bpy)_3~(2+)/MWNTs的制備44
• 4.2.4 制備BSA/Ab_2/Ru(bpy)_3~(2+)/MWNTs探針44
• 4.2.5 免疫傳感器的制備44-45
• 4.2.7 電極的測試過程及響應(yīng)原理45
• 4.3 結(jié)果與討論45-50
• 4.3.1 納米材料表征45-46
• 4.3.2 Ag NCs的電化學性質(zhì)46
• 4.3.3 合理的ECL-RET機理46-47
• 4.3.4 Ag NCs的ECL發(fā)光機理47-48
• 4.3.5 生物傳感器對c Tn I的分析性能48-49
• 4.3.6 免疫傳感器的選擇性49
• 4.3.7 免疫傳感器的初步應(yīng)用49-50
• 4.4 總結(jié)50-51
• 參考文獻51-58
• 作者部分相關(guān)論文題錄58-59
• 致謝59

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本文編號：906343