本文主要研究内容
作者周莹（2019）在《基于共反应促进剂增强的金属纳米簇构建电致化学发光生物传感器的研究》一文中研究指出：随着现代生命分析化学学科的蓬勃发展,人们对电致化学发光（ECL）分析方法中信号探针的生物兼容性和化学性质提出了越来越高的要求。电致化学发光纳米材料这一新型ECL信号探针应运而生,它们不仅具备了ECL性质,还随之呈现出良好的化学催化性质、大的比表面积、强的导电能力与优秀的生物兼容性等特性。这突破了传统ECL发光试剂的局限性,为ECL分析方法在生物医药、临床检测和环境评估等领域的应用开辟了新的方向。其中,金属纳米簇作为一种新型的超小纳米探针,与其他ECL纳米材料相比,具有生物相容性优异,化学性质稳定,易于标记等优点。然而,发展基于金属纳米簇的超灵敏生物传感仍面临以下两点挑战:（1）如何突破尺寸超小且粒径均一的金属纳米簇不易制备且合成步骤复杂的局限,寻找一种简单、快速、高产率的金属纳米簇制备方法;（2）如何跨越金属纳米簇的发光效率低于联吡啶钌、鲁米诺等传统发光试剂的障碍,设计一种高效、简便的催化途径促进其ECL发光效率。基于此,本论文主要从提高金属纳米簇的ECL发光效率出发,通过高可控的电沉积金属纳米簇制备方法及高效的共反应促进剂催化途径,制备了一系列性能优异的基于金属纳米簇的ECL信号探针,再结合多种生物相关辅助放大策略,构建ECL生物传感平台实现了疾病标志物的超灵敏检测,为金属纳米簇在生物传感和成像等方面的发展奠定了研究基础。本论文的研究工作主要分为以下几部分:1.基于银纳米簇/二氧化钛复合纳米材料作为高效的电致化学发光信号探针构建二茂铁驱动的信号转移生物分析研究共反应促进剂的引入提供了一种新的途径来提高发光试剂的发光效率,但这类新型的ECL促进途径的研究尚处于起步阶段。本工作首次将金属氧化物半导体二氧化钛纳米花（TiO2NFs）作为共反应促进剂。由于TiO2NFs的带隙相关催化性,其不仅能够富集内源性共反应试剂溶解氧,增加溶解氧在复合材料表面的局部浓度,还可以加速溶解氧的还原反应,生成具有强氧化性质的羟基自由基（OH·）,以促进银纳米簇（Ag NCs）的ECL发光。基于TiO2 NFs-Ag NCs复合纳米材料作为高效的ECL信号探针,进一步结合猝灭探针二茂铁和免疫反应驱动的DNA纳米机器,成功地构建了“on-off-on”信号转换模式的ECL生物传感器,并将其应用于阿兹海默症标志物β-淀粉样蛋白（Aβ）的超灵敏检测。该生物传感器的检测范围在50 fg/mL到500 ng/mL,检测限为32 fg/mL。本工作中巧妙地利用共反应促进剂打破了金属纳米簇ECL发光效率低的局限,为金属纳米簇在超灵敏生物检测中的应用开辟了新道路。2.以原位电沉积法制备的银纳米簇为信号探针构建生物传感器的研究并将其应用于中药的抗癌药效评估水热法金属纳米簇的制备过程复杂、产率低,使得其在生物传感中的应用受到了限制。本研究首次以原位电沉积法制备的银纳米簇（Ag NCs）为ECL信号探针,S2O82-为共反应试剂,Fe3O4-CeO2纳米复合物为共反应促进剂的三元ECL体系构建免疫传感器,用于细胞周期蛋白D1（CCND1）的超灵敏检测。而CCND1的表达量与MCF-7人类乳腺癌细胞的增长和迁移有密切关联,本研究进一步利用Fe3O4-CeO2-PtNPs纳米复合物和捕获抗体（anti-CCND1）组建的探针捕获中药苦参刺激后的癌细胞中CCND1蛋白,构建了双抗夹心型免疫传感器,实现了CCND1蛋白的定量检测,通过对比苦参刺激前后的蛋白表达情况来评估苦参对癌症的治疗效果。该策略对CCND1的检测范围为50fg/mL到50 ng/mL,检测限为28 fg/mL。该工作构建了一个新颖、便捷、高效的药效评估平台,对祖国医药学遗产的继承与发展具有重要的理论与实用意义。3.基于金纳米簇的三元电致化学发光纳米探针构建生物传感器用于癌症标志物的超灵敏检测目前已报道的金属纳米簇的发光效率低于传统的发光试剂,因此各方研究都在致力于寻找一种高效、简便的催化方式促进其发光。本研究以化学键交联的方式制备了牛血清白蛋白（BSA）为模板合成的金纳米簇（Au NCs）为发光物质,三-（3-氨基乙基）胺（TAEA）为共反应试剂,钯纳米粒子修饰的氧化铜纳米材料（Pd@CuO）为共反应促进剂的三元一体Au NCs-TAEA-Pd@CuO纳米材料。将三元纳米材料结合上癌胚抗体作为捕获探针,再通过免疫夹心的模式将癌胚抗原（CEA）固载在电沉积铂修饰的传感界面上构建免疫传感器。由于分子内共反应试剂和分子内共反应促进剂的双重催化,该传感器对CEA的检测范围为100 fg/mL到100 ng/mL,检测限低至16 fg/mL。综上所述,该工作展示了三元ECL纳米材料对超灵敏度生物传感及生物分析的重要意义,同时为多重自催化ECL纳米材料的设计奠定了研究基础及实践基础。4.基于DNA纳米起重机调节铜纳米簇的可控生长构建电致化学发光生物传感器用于microRNA检测的研究如何降低金属纳米簇团聚而引起的自猝灭现象,对于其ECL研究具有重要意义。鉴于此,本研究设计了一个结合功能化操纵器和尺寸固定基底的类起重机DNA纳米机器来调节铜纳米簇（Cu NCs）的发光效率,以获得高效的ECL响应,进一步Cu NCs为信号探针构建生物传感器实现microRNA-155的灵敏检测。具体构建过程如下:通过结合邻位触及DNA自组装操纵器和尺寸固定的四面体DNA纳米基底（TDN）组建DNA纳米起重机。当少量的目标物（miRNA-155）存在时,分离的DNA组件被组装,纳米起重机开始运作,使得富含AT碱基的DNA双链（dsDNA）在TDN的顶部聚合生长。随着铜离子络合在富含AT碱基的dsDNA上,每个dsDNA模板化的Cu NCs探针可以被原位电生成在单个的TDN顶端。因此,Cu NCs的粒径大小由dsDNA的AT碱基数调节,而探针之间的侧面距离被TDN的尺寸调节,这两个关键因素都将显著地影响Cu NCs的发光效率。Cu NCs通过双向调节获得了显著的ECL响应,同时超灵敏生物传感器对miRNA-155的检测限低至36 amol/L。本研究巧妙地利用DNA纳米技术来详细探讨了金属纳米簇的ECL发光机理,发掘了以金属纳米簇为基础构建的生物标记、生物传感、生物成像以及靶向肿瘤治疗平台的应用潜力。5.基于金纳米簇的协同阴、阳极电致化学发光构建简易型生物传感器用于双目标物的单界面、同时检测的研究ECL作为一种可控、灵敏的分析方法为疾病标志物的高通量灵敏检测提供了可行性平台。由于双ECL信号物质之间会产生交叉反应,使得基于双ECL信号物质构建的双目标物检测出现了不可避免的原理性误差。本工作采用了Au NCs作为单一的ECL信号物质,通过阴极和阳极的共反应促进剂ECL催化路径,同时激发Au NCs的双极ECL发光。为了达到双组分灵敏检测的要求,二氧化钛纳米片（TiO2 NSs）为阴极共反应促进剂催化共反应试剂溶解氧的还原从而促进Au NCs在-1.5到0.0 V产生阴极ECL响应,同时氧化亚铜@铜纳米粒子（Cu2O@Cu NPs）为阳极共反应促进剂加速共反应试剂N,N-二甲基乙二胺（DEDA）的氧化从而促进Au NCs在0.0到1.2 V产生阳极ECL响应。因此,阴极ECL探针（Au NCs-TiO2NSs/O2）和阳极ECL探针（Au NCs-Cu2O@Cu NPs-DEDA）之间有约为2.7 V的显著峰值电位差,为单界面上实现电压分辨双目标物检测奠定了坚实的基础。借由Au NCs阴阳极的显著ECL响应同时实现癌胚抗原（CEA）和黏蛋白1（MUC1）的灵敏、准确检测,其检测限分别为0.43 pg/mL及5.8 fg/mL。本研究巧妙地利用金属纳米簇的双极ECL响应的特性解决了ECL双组分同时检测的难题,为贵金属纳米簇在高灵敏、高通量生物传感器的发展开辟了新方向。
Abstract
sui zhao xian dai sheng ming fen xi hua xue xue ke de peng bo fa zhan ,ren men dui dian zhi hua xue fa guang （ECL）fen xi fang fa zhong xin hao tan zhen de sheng wu jian rong xing he hua xue xing zhi di chu le yue lai yue gao de yao qiu 。dian zhi hua xue fa guang na mi cai liao zhe yi xin xing ECLxin hao tan zhen ying yun er sheng ,ta men bu jin ju bei le ECLxing zhi ,hai sui zhi cheng xian chu liang hao de hua xue cui hua xing zhi 、da de bi biao mian ji 、jiang de dao dian neng li yu you xiu de sheng wu jian rong xing deng te xing 。zhe tu po le chuan tong ECLfa guang shi ji de ju xian xing ,wei ECLfen xi fang fa zai sheng wu yi yao 、lin chuang jian ce he huan jing ping gu deng ling yu de ying yong kai bi le xin de fang xiang 。ji zhong ,jin shu na mi cu zuo wei yi chong xin xing de chao xiao na mi tan zhen ,yu ji ta ECLna mi cai liao xiang bi ,ju you sheng wu xiang rong xing you yi ,hua xue xing zhi wen ding ,yi yu biao ji deng you dian 。ran er ,fa zhan ji yu jin shu na mi cu de chao ling min sheng wu chuan gan reng mian lin yi xia liang dian tiao zhan :（1）ru he tu po che cun chao xiao ju li jing jun yi de jin shu na mi cu bu yi zhi bei ju ge cheng bu zhou fu za de ju xian ,xun zhao yi chong jian chan 、kuai su 、gao chan lv de jin shu na mi cu zhi bei fang fa ;（2）ru he kua yue jin shu na mi cu de fa guang xiao lv di yu lian bi ding liao 、lu mi nuo deng chuan tong fa guang shi ji de zhang ai ,she ji yi chong gao xiao 、jian bian de cui hua tu jing cu jin ji ECLfa guang xiao lv 。ji yu ci ,ben lun wen zhu yao cong di gao jin shu na mi cu de ECLfa guang xiao lv chu fa ,tong guo gao ke kong de dian chen ji jin shu na mi cu zhi bei fang fa ji gao xiao de gong fan ying cu jin ji cui hua tu jing ,zhi bei le yi ji lie xing neng you yi de ji yu jin shu na mi cu de ECLxin hao tan zhen ,zai jie ge duo chong sheng wu xiang guan fu zhu fang da ce lve ,gou jian ECLsheng wu chuan gan ping tai shi xian le ji bing biao zhi wu de chao ling min jian ce ,wei jin shu na mi cu zai sheng wu chuan gan he cheng xiang deng fang mian de fa zhan dian ding le yan jiu ji chu 。ben lun wen de yan jiu gong zuo zhu yao fen wei yi xia ji bu fen :1.ji yu yin na mi cu /er yang hua tai fu ge na mi cai liao zuo wei gao xiao de dian zhi hua xue fa guang xin hao tan zhen gou jian er mao tie qu dong de xin hao zhuai yi sheng wu fen xi yan jiu gong fan ying cu jin ji de yin ru di gong le yi chong xin de tu jing lai di gao fa guang shi ji de fa guang xiao lv ,dan zhe lei xin xing de ECLcu jin tu jing de yan jiu shang chu yu qi bu jie duan 。ben gong zuo shou ci jiang jin shu yang hua wu ban dao ti er yang hua tai na mi hua （TiO2NFs）zuo wei gong fan ying cu jin ji 。you yu TiO2NFsde dai xi xiang guan cui hua xing ,ji bu jin neng gou fu ji nei yuan xing gong fan ying shi ji rong jie yang ,zeng jia rong jie yang zai fu ge cai liao biao mian de ju bu nong du ,hai ke yi jia su rong jie yang de hai yuan fan ying ,sheng cheng ju you jiang yang hua xing zhi de qiang ji zi you ji （OH·）,yi cu jin yin na mi cu （Ag NCs）de ECLfa guang 。ji yu TiO2 NFs-Ag NCsfu ge na mi cai liao zuo wei gao xiao de ECLxin hao tan zhen ,jin yi bu jie ge cu mie tan zhen er mao tie he mian yi fan ying qu dong de DNAna mi ji qi ,cheng gong de gou jian le “on-off-on”xin hao zhuai huan mo shi de ECLsheng wu chuan gan qi ,bing jiang ji ying yong yu a ci hai mo zheng biao zhi wu β-dian fen yang dan bai （Aβ）de chao ling min jian ce 。gai sheng wu chuan gan qi de jian ce fan wei zai 50 fg/mLdao 500 ng/mL,jian ce xian wei 32 fg/mL。ben gong zuo zhong qiao miao de li yong gong fan ying cu jin ji da po le jin shu na mi cu ECLfa guang xiao lv di de ju xian ,wei jin shu na mi cu zai chao ling min sheng wu jian ce zhong de ying yong kai bi le xin dao lu 。2.yi yuan wei dian chen ji fa zhi bei de yin na mi cu wei xin hao tan zhen gou jian sheng wu chuan gan qi de yan jiu bing jiang ji ying yong yu zhong yao de kang ai yao xiao ping gu shui re fa jin shu na mi cu de zhi bei guo cheng fu za 、chan lv di ,shi de ji zai sheng wu chuan gan zhong de ying yong shou dao le xian zhi 。ben yan jiu shou ci yi yuan wei dian chen ji fa zhi bei de yin na mi cu （Ag NCs）wei ECLxin hao tan zhen ,S2O82-wei gong fan ying shi ji ,Fe3O4-CeO2na mi fu ge wu wei gong fan ying cu jin ji de san yuan ECLti ji gou jian mian yi chuan gan qi ,yong yu xi bao zhou ji dan bai D1（CCND1）de chao ling min jian ce 。er CCND1de biao da liang yu MCF-7ren lei ru xian ai xi bao de zeng chang he qian yi you mi qie guan lian ,ben yan jiu jin yi bu li yong Fe3O4-CeO2-PtNPsna mi fu ge wu he bu huo kang ti （anti-CCND1）zu jian de tan zhen bu huo zhong yao ku can ci ji hou de ai xi bao zhong CCND1dan bai ,gou jian le shuang kang ga xin xing mian yi chuan gan qi ,shi xian le CCND1dan bai de ding liang jian ce ,tong guo dui bi ku can ci ji qian hou de dan bai biao da qing kuang lai ping gu ku can dui ai zheng de zhi liao xiao guo 。gai ce lve dui CCND1de jian ce fan wei wei 50fg/mLdao 50 ng/mL,jian ce xian wei 28 fg/mL。gai gong zuo gou jian le yi ge xin ying 、bian jie 、gao xiao de yao xiao ping gu ping tai ,dui zu guo yi yao xue wei chan de ji cheng yu fa zhan ju you chong yao de li lun yu shi yong yi yi 。3.ji yu jin na mi cu de san yuan dian zhi hua xue fa guang na mi tan zhen gou jian sheng wu chuan gan qi yong yu ai zheng biao zhi wu de chao ling min jian ce mu qian yi bao dao de jin shu na mi cu de fa guang xiao lv di yu chuan tong de fa guang shi ji ,yin ci ge fang yan jiu dou zai zhi li yu xun zhao yi chong gao xiao 、jian bian de cui hua fang shi cu jin ji fa guang 。ben yan jiu yi hua xue jian jiao lian de fang shi zhi bei le niu xie qing bai dan bai （BSA）wei mo ban ge cheng de jin na mi cu （Au NCs）wei fa guang wu zhi ,san -（3-an ji yi ji ）an （TAEA）wei gong fan ying shi ji ,ba na mi li zi xiu shi de yang hua tong na mi cai liao （Pd@CuO）wei gong fan ying cu jin ji de san yuan yi ti Au NCs-TAEA-Pd@CuOna mi cai liao 。jiang san yuan na mi cai liao jie ge shang ai pei kang ti zuo wei bu huo tan zhen ,zai tong guo mian yi ga xin de mo shi jiang ai pei kang yuan （CEA）gu zai zai dian chen ji bo xiu shi de chuan gan jie mian shang gou jian mian yi chuan gan qi 。you yu fen zi nei gong fan ying shi ji he fen zi nei gong fan ying cu jin ji de shuang chong cui hua ,gai chuan gan qi dui CEAde jian ce fan wei wei 100 fg/mLdao 100 ng/mL,jian ce xian di zhi 16 fg/mL。zeng shang suo shu ,gai gong zuo zhan shi le san yuan ECLna mi cai liao dui chao ling min du sheng wu chuan gan ji sheng wu fen xi de chong yao yi yi ,tong shi wei duo chong zi cui hua ECLna mi cai liao de she ji dian ding le yan jiu ji chu ji shi jian ji chu 。4.ji yu DNAna mi qi chong ji diao jie tong na mi cu de ke kong sheng chang gou jian dian zhi hua xue fa guang sheng wu chuan gan qi yong yu microRNAjian ce de yan jiu ru he jiang di jin shu na mi cu tuan ju er yin qi de zi cu mie xian xiang ,dui yu ji ECLyan jiu ju you chong yao yi yi 。jian yu ci ,ben yan jiu she ji le yi ge jie ge gong neng hua cao zong qi he che cun gu ding ji de de lei qi chong ji DNAna mi ji qi lai diao jie tong na mi cu （Cu NCs）de fa guang xiao lv ,yi huo de gao xiao de ECLxiang ying ,jin yi bu Cu NCswei xin hao tan zhen gou jian sheng wu chuan gan qi shi xian microRNA-155de ling min jian ce 。ju ti gou jian guo cheng ru xia :tong guo jie ge lin wei chu ji DNAzi zu zhuang cao zong qi he che cun gu ding de si mian ti DNAna mi ji de （TDN）zu jian DNAna mi qi chong ji 。dang shao liang de mu biao wu （miRNA-155）cun zai shi ,fen li de DNAzu jian bei zu zhuang ,na mi qi chong ji kai shi yun zuo ,shi de fu han ATjian ji de DNAshuang lian （dsDNA）zai TDNde ding bu ju ge sheng chang 。sui zhao tong li zi lao ge zai fu han ATjian ji de dsDNAshang ,mei ge dsDNAmo ban hua de Cu NCstan zhen ke yi bei yuan wei dian sheng cheng zai chan ge de TDNding duan 。yin ci ,Cu NCsde li jing da xiao you dsDNAde ATjian ji shu diao jie ,er tan zhen zhi jian de ce mian ju li bei TDNde che cun diao jie ,zhe liang ge guan jian yin su dou jiang xian zhe de ying xiang Cu NCsde fa guang xiao lv 。Cu NCstong guo shuang xiang diao jie huo de le xian zhe de ECLxiang ying ,tong shi chao ling min sheng wu chuan gan qi dui miRNA-155de jian ce xian di zhi 36 amol/L。ben yan jiu qiao miao de li yong DNAna mi ji shu lai xiang xi tan tao le jin shu na mi cu de ECLfa guang ji li ,fa jue le yi jin shu na mi cu wei ji chu gou jian de sheng wu biao ji 、sheng wu chuan gan 、sheng wu cheng xiang yi ji ba xiang zhong liu zhi liao ping tai de ying yong qian li 。5.ji yu jin na mi cu de xie tong yin 、yang ji dian zhi hua xue fa guang gou jian jian yi xing sheng wu chuan gan qi yong yu shuang mu biao wu de chan jie mian 、tong shi jian ce de yan jiu ECLzuo wei yi chong ke kong 、ling min de fen xi fang fa wei ji bing biao zhi wu de gao tong liang ling min jian ce di gong le ke hang xing ping tai 。you yu shuang ECLxin hao wu zhi zhi jian hui chan sheng jiao cha fan ying ,shi de ji yu shuang ECLxin hao wu zhi gou jian de shuang mu biao wu jian ce chu xian le bu ke bi mian de yuan li xing wu cha 。ben gong zuo cai yong le Au NCszuo wei chan yi de ECLxin hao wu zhi ,tong guo yin ji he yang ji de gong fan ying cu jin ji ECLcui hua lu jing ,tong shi ji fa Au NCsde shuang ji ECLfa guang 。wei le da dao shuang zu fen ling min jian ce de yao qiu ,er yang hua tai na mi pian （TiO2 NSs）wei yin ji gong fan ying cu jin ji cui hua gong fan ying shi ji rong jie yang de hai yuan cong er cu jin Au NCszai -1.5dao 0.0 Vchan sheng yin ji ECLxiang ying ,tong shi yang hua ya tong @tong na mi li zi （Cu2O@Cu NPs）wei yang ji gong fan ying cu jin ji jia su gong fan ying shi ji N,N-er jia ji yi er an （DEDA）de yang hua cong er cu jin Au NCszai 0.0dao 1.2 Vchan sheng yang ji ECLxiang ying 。yin ci ,yin ji ECLtan zhen （Au NCs-TiO2NSs/O2）he yang ji ECLtan zhen （Au NCs-Cu2O@Cu NPs-DEDA）zhi jian you yao wei 2.7 Vde xian zhe feng zhi dian wei cha ,wei chan jie mian shang shi xian dian ya fen bian shuang mu biao wu jian ce dian ding le jian shi de ji chu 。jie you Au NCsyin yang ji de xian zhe ECLxiang ying tong shi shi xian ai pei kang yuan （CEA）he nian dan bai 1（MUC1）de ling min 、zhun que jian ce ,ji jian ce xian fen bie wei 0.43 pg/mLji 5.8 fg/mL。ben yan jiu qiao miao de li yong jin shu na mi cu de shuang ji ECLxiang ying de te xing jie jue le ECLshuang zu fen tong shi jian ce de nan ti ,wei gui jin shu na mi cu zai gao ling min 、gao tong liang sheng wu chuan gan qi de fa zhan kai bi le xin fang xiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西南大学的周莹，发表于刊物西南大学2019-09-24论文，是一篇关于共反应促进剂论文,金属纳米簇论文,电致化学发光论文,生物传感器论文,西南大学2019-09-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西南大学2019-09-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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