基于联吡啶钌的电致化学发光新方法研究

论文摘要

本论文由综述和研究报告两部分组成。第一部分为综述部分,第二部分为研究报告部分。其中,研究报告由四个实验体系组成。综述部分简要回顾了电致化学发光（electrogenerated chemiluminescence, ECL）分析法的发展历史；简介了ECL反应的基本原理和主要反应体系及其在ECL中的研究进展；重点介绍了ECL分析法的联用技术以及在药物分析中的应用；最后简要概括了化学修饰电极技术和纳米技术在ECL分析中的应用研究。研究报告主要包括以下几方面的工作内容：1.基于碱性介质中盐酸维拉帕米（VRPM）对联吡啶钌（Ru（bpy）32+）电致化学发光的增敏作用,与毛细管电泳技术联用,提出了毛细管电泳（CE）柱端电致化学发光（CE-ECL）分离检测VRPM的新方法。考察了测定VRPM的最佳条件,成功用于药物和人体尿样中VRPM的分离和含量测定。在优化条件下,VRPM迁移时间为234.1 s,线性范围为7.0×10-7～5.0×10-4 M（r=0.9991）,检出限为4.6×10-8M,迁移时间与峰高相对标准偏差分别为1.2%和2.08%。同时,本文还对VRPM与蛋白质的相互作用进行了探讨,测定了其结合常数和最大结合量,结果准确可靠,可用于药物、临床样品中VRPM的分析测试及质量控制,并为深入药理研究奠定了基础。2.将高生物亲和性的自聚合材料多巴胺（DA）引入电致化学发光传感界面的设计中,通过DA的自聚合过程将石墨烯（GO）和Ru（bpy）32+原位固定于电极表面,发展了一种简单、快速的发光试剂固定化方法。该方法成功实现了发光物质Ru（bpy）32+分子在电极表面高负载量、高活性和高稳定性固定,不仅有效防止了Ru（bpy）32+的泄漏,而且大大提高了Ru（bpy）32+的发光效率。该传感器实现了对三丙胺（TPA）的高灵敏检测,其线性范围为5.0×10-9～1.0×10-5 M,相关系数为0.9989,检出限为5×10-10M。对传感器连续循环伏安扫描19圈,其电致化学发光强度的相对标准偏差为2.6%,显示了良好的稳定性。聚多巴胺（PDA）优异的化学稳定性和良好的生物相容性,使该传感器在生物医学检测领域展现良好的应用前景。3.制备了聚多巴胺-金纳米粒子-Ru（bpy）32+（PDA-AuNPs-Ru（bpy）32+）复合膜,将其修饰在玻碳电极上制备了一种新的Ru（bpy）32+电致化学发光传感器。考察了传感器在PBS中以TPA为共反应剂时的电化学行为和电致化学发光行为。该传感器测定TPA的线性范围为5.0×10-8-6.0×10-5M,相关系数为0.9997,检出限为1×10"8 M。PDA-AuNPs-Ru（bpy）32+/GCE循环伏安扫描28圈的电致化学发光信号较为稳定,相对标准偏差为1.9%。并且,该修饰电极在空气和0.1 M pH 7.8的PBS中放置30天,其电致化学发光活性分别为77%和89%,表明该传感器有优良的稳定性。4.基于蒙脱土（Montmorillonite, MMT）良好的吸附性能、离子交换能力、优异的黏附性、稳定性,结合石墨烯表面的大量负电基团,以及二者兼备的大比表面积,制备了石墨烯/蒙脱土/Ru（bpy）32+（GO/MMT/Ru（bpy）32+）纳米复合物,将其修饰在玻碳电极上制备了一种新的Ru（bpy）32+电致化学发光传感器。考察了该传感器在PBS中以TPA为共反应剂时的电化学行为和电致化学发光行为。GO优良的导电性能可促进电子在电极表面的传递,且GO和MMT的大的比表面积和片层结构使GO/MMT/Ru（bpy）32+复合物膜具有更开放的结构和更大的比表面积,从而允许Ru（bpy）32+在膜中更快扩散,利用复合物大的比表面积和MMT优异的阳离子交换性能有效增加了Ru（bpy）32+的固载量,并且GO的引入阻止了Ru（bpy）32+向膜内电化学惰性的疏水区扩散。该传感器用于对TPA的检测,线性范围为5.0×10-8-6.0×10-5M,相关系数是0.9988,检出限为5.0×10-9M。将该传感器连续循环伏安扫描23圈,其ECL强度相对标准偏差为3.7%。该修饰电极在空气和100mM pH 8.0的PBS中放置30天,其电致化学发光活性分别为76%和81%,表明该传感器有优良的稳定性。MMT优异的稳定性、良好的吸附性能和GO优异的导电性能将使该传感器在药物检测领域展现良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电致化学发光概述
• 1.1.1 电致化学发光的定义
• 1.1.2 电致化学发光分析的特点
• 1.1.3 电致化学发光的发展概况和趋势
• 1.2 电致化学发光的原理与基本理论
• 1.2.1 电致化学发光的基本过程
• 1.2.2 电致化学发光的基本条件
• 1.2.3 电致化学发光的基本反应机理
• 1.2.4 电致化学发光分析的定量基础
• 1.3 常用的电致化学发光体系
• 1.3.1 酰肼类化合物电致化学发光体系
• 1.3.2 吖叮类化合物电致化学发光体系
• 1.3.3 稠环芳香烃类电致化学发光体系
• 1.3.4 金属络合物电致化学发光体系
• 3²⁺电致化学发光体系的基本原理'>1.4 Ru（bpy）₃²⁺电致化学发光体系的基本原理
• 1.4.1 双电位电致化学发光
• 1.4.2 氧化-还原型电致化学发光
• 1.4.3 还原-氧化型电致化学发光
• 3²⁺阴极电致化学发光'>1.4.4 Ru（bpy）₃²⁺阴极电致化学发光
• 1.5 联吡啶钉-电致化学发光联用检测技术
• 3²⁺-ECL检测技术'>1.5.1 高效液相色谱（HPLC）-Ru（bpy）₃²⁺-ECL检测技术
• 3²⁺-ECL检测技术'>1.5.2 FI-Ru（bpy）₃²⁺-ECL检测技术
• 3²⁺-ECL在线分离检测技术'>1.5.3 CE-Ru（bpy）₃²⁺-ECL在线分离检测技术
• 1.6 化学修饰电极技术在电致化学发光分析法中的应用
• 1.6.1 Langmuir-Blodgett膜技术
• 1.6.2 分子自组装膜技术（self-assembled）
• 1.6.3 溶胶-凝胶法固定技术
• 1.6.4 离子交换聚合物膜固定技术
• 1.7 纳米粒子在电致化学发光中的应用
• 1.8 本论文研究工作的背景和基本思路
• 第2章 毛细管电泳柱端电致化学发光法分离测定盐酸维拉帕米
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 优化ECL检测条件
• 3²⁺的电化学发光'>2.3.2 盐酸VRPM增强Ru（bpy）₃²⁺的电化学发光
• 2.3.3 分离缓冲溶液的浓度及其pH值的影响
• 2.3.4 进样电压和进样时间的影响
• 2.3.5 校准曲线、线性范围、检出限和灵敏度
• 2.3.6 盐酸维拉帕米与其它胺类药物的分离
• 2.3.7 样品的测定
• 2.3.8 盐酸维拉帕米与牛血红蛋白结合常数的测定
• 2.4 结论
• 3²⁺复合纳米材料的新型电致化学发光传感器及其在高灵敏检测TPA中的应用'>第3章 基于GO-PDA-Ru（bpy）₃²⁺复合纳米材料的新型电致化学发光传感器及其在高灵敏检测TPA中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 氧化石墨烯（GO）制备
• 3²⁺和PDA/Ru（bpy）₃²⁺纳米复合物的制备'>3.2.3 GO-PDA-Ru（bpy）₃²⁺和PDA/Ru（bpy）₃²⁺纳米复合物的制备
• 3.2.4 修饰电极的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 紫外可见光谱表征
• 3.3.2 实验条件对ECL性能的影响
• 3.3.3 修饰电极的电化学特性和电化学发光特性
• 3.3.4 ECL传感器的灵敏度、线性范围和检出限
• 3.3.5 传感器的稳定性和重现性
• 3.3.6 样品分析
• 3.4 结论
• 3²⁺的PDA/Au NPs纳米复合物的新型电致化学发光传感器'>第4章 基于多巴胺聚合原位生成含Ru（bpy）₃²⁺的PDA/Au NPs纳米复合物的新型电致化学发光传感器
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 3²⁺纳米复合物的制备'>4.2.2 含Ru（bpy）₃²⁺纳米复合物的制备
• 4.2.3 修饰电极的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 紫外可见（UV-vis）吸收光谱表征
• 4.3.2 扫描电子显微镜（SEM）表征
• 4.3.3 接触角（WCA）表征
• 4.3.4 修饰电极的电化学特性和电化学发光特性
• 4.3.5 ECL传感器的灵敏度、线性范围和检出限
• 4.3.6 传感器的稳定性和重现性
• 4.4 结论
• 3²⁺纳米复合物的电致化学发光传感器的研究'>第5章 基于GO/MMT/Ru（bpy）₃²⁺纳米复合物的电致化学发光传感器的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 氧化石墨烯（GO）制备
• 3²⁺纳米复合物的制备'>5.2.3 GO/MMT/Ru（bpy）₃²⁺纳米复合物的制备
• 5.2.4 修饰电极的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 紫外可见（UV-vis）吸收光谱表征
• 5.3.2 实验条件对ECL性能的影响
• 5.3.3 修饰电极的电化学特性和ECL特性
• 5.3.4 ECL传感器的灵敏度、线性范围和检出限
• 5.3.5 传感器的稳定性和重现性
• 5.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果