N-(4-氨基丁基)-乙基異魯米諾功能化納米材料的合成、發(fā)光性質(zhì)及分析應(yīng)用研究.pdf

1、論文首先綜述了化學發(fā)光、化學發(fā)光功能化納米材料的研究現(xiàn)狀及其在生物分析中的最新應(yīng)用進展。近年來，發(fā)光試劑功能化的納米材料的研究得到了人們的廣泛關(guān)注，以發(fā)光試劑功能化納米材料為分析探針和納米界面的分析方法得到了迅速發(fā)展，在臨床診斷、食品安全檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域顯示了重要的應(yīng)用前景。但目前所制備的發(fā)光功能化納米材料發(fā)光效率有限，對于一些生物體系中超低含量物質(zhì)的測定仍存在挑戰(zhàn)。本論文針對發(fā)展高效的發(fā)光功能化納米材料，圍繞著特殊形貌發(fā)光試劑功能

2、化納米材料及發(fā)光試劑功能化金納米材料/碳納米管復合材料的制備及無標記化學發(fā)光生物分析新方法這一研究主題，展開了一系列研究工作。成功合成了N-(4-氨丁基)-N-乙基異魯米諾(ABEI)功能化爆米花狀金納米粒子和ABEI功能化金納米點/殼聚糖/多壁碳納米管復合材料，研究了其化學發(fā)光和電致化學發(fā)光性質(zhì)。基于上述發(fā)光功能化納米復合材料，發(fā)展了一系列無標記電致化學發(fā)光生物分析新方法，實現(xiàn)了對金屬離子和抗原分子的超靈敏測定。此外，基于ABEI良好

3、的熒光性能，進一步探討了ABEI功能化金納米顆粒的熒光特性及在熒光共振能量轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在室溫乙醇溶液中，采用種晶生長法，利用ABEI還原硫辛酸和氯金酸，發(fā)展了一種制備高發(fā)光效率的爆米花狀發(fā)光試劑功能化金納米材料的簡單合成方法。借助透射電子顯微鏡等儀器分析手段對合成的金納米材料的形貌進行了表征，結(jié)果顯示該方法成功制備了爆米花狀、準球形、不規(guī)則多面體等形貌金納米材料。進一步，通過X射線電子能譜等儀器手段對

4、產(chǎn)物的表面化學組成進行了表征。結(jié)果表明，ABEI、ABEI的氧化產(chǎn)物通過Au-N鍵連接于金納米表面，硫辛酸的還原產(chǎn)物通過Au-S鍵連接于金納米表面。對于所合成的爆米花狀金納米粒子，其表面密布的不規(guī)則凸起使其具有更大的比較面積，在化學發(fā)光性能上明顯優(yōu)于前期合成的球形ABEI功能化金納米材料。尤為重要的是，爆米花狀金納米材料可以標記生物分子如蛋白質(zhì)和DNA，制備的生物探針仍具有良好的化學發(fā)光活性。這種化學發(fā)光功能化的生物探針能夠被用于生物測

5、定和臨床診斷中，對公共健康、食品安全及環(huán)境監(jiān)測等均具有重要意義。
　　2.采用一步合成法成功制備了高密度ABEI功能化金納米點功能化的碳納米管。實驗中先將殼聚糖吸附于羧基化碳納米管，分離純化后與氯金酸溶液混合均勻，而后加入ABEI溶液還原氯金酸，ABEI與碳管表面殼聚糖同時作為保護試劑連接于金納米點表面，制備了ABEI功能化納米點/殼聚糖/碳納米管復合材料。借助透射電子顯微鏡、高角環(huán)形暗場掃描透射原子成像技術(shù)、X射線能譜儀、 X射

6、線光電子能譜和拉曼光譜等儀器手段對所合成復合材料形貌及表面特性進行了表征。分析結(jié)果表明ABEI功能化的金納米點高密度、均勻的分布于碳納米管表面。進一步我們研究了ABEI功能化納米點/殼聚糖/碳納米管復合材料的化學發(fā)光性能，結(jié)果表明該復合材料具有良好的化學發(fā)光和電致化學發(fā)光特性?；贏BEI高效的化學發(fā)光特性、殼聚糖良好的成膜特性和碳納米管良好的導電性能，利用合成的ABEI功能化納米點/殼聚糖/碳納米管復合材料構(gòu)建了一種新型無標記適配體傳

7、感器，并成功實現(xiàn)了對水體樣本中的汞離子的高靈敏、特異性的測定，線性范圍為1.0×10-6～1.0×10-8 mol/L，檢測限為3.2×10-9 mol/L。
　　3.基于前一章工作所合成的ABEI功能化金納米點-殼聚糖-多壁碳納米管復合材料，我們構(gòu)建了電致化學發(fā)光活性傳感平臺，發(fā)展一種無標記免疫分析新方法用于測定氨基末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)。基于氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)玻片電極，通過簡單的

8、滴加將經(jīng)過純化處理的復合材料滴涂于ITO電極表面，復合材料中的殼聚糖具有很好的成膜性，能夠?qū)⒉牧戏€(wěn)定的固載于電極表面，同時復合材料具有優(yōu)良的電致化學發(fā)光特性，作為電化學發(fā)光活性基底。而后利用戊二醛作為連接分子將人NT-proBNP單克隆抗體修飾于復合材料表面，并用牛血清蛋白對上述界面未反應(yīng)的活性位點進行封閉，該修飾電極即可作為一種無標記電致化學發(fā)光免疫傳感器，用于檢測NT-proBNP。實驗中通過監(jiān)測電致化學行為對傳感器的構(gòu)建過程進行了

9、表征。結(jié)果表明，該復合材料功能化的納米界面具有良好的電致化學發(fā)光性質(zhì)和電子傳導能力。該傳感器用于檢測目標抗原NT-proBNP時展現(xiàn)了較寬的線性范圍1.0×10-10 g/mL～1.0×10-14 g/mL和較低的檢測限3.86×10-15 g/mL。此外，研究表明該傳感器具有良好的精確度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。本研究為蛋白質(zhì)的檢測提供了一種簡單、快速、靈敏的檢測方法，為無標記免疫傳感器開辟了新的途徑。
　　4.研究了ABEI功能化金納

10、米粒子的熒光特性。研究結(jié)果表明ABEI功能化金納米粒子作為納米光學探針具有以下重要優(yōu)點。第一，1.23×10-9 mol/L的ABEI功能化金納米粒子具有與7.8×10-7 mol/L ABEI純?nèi)芤嚎杀葦M的熒光發(fā)射強度。雖然功能化金納米粒子之間存在粒子間淬滅效應(yīng)、金納米核對其表面的ABEI分子存在粒子內(nèi)淬滅效應(yīng)，但一個功能化金納米粒子的熒光強度仍比單個ABEI分子強634倍。此外，納米金具有良好的標記性能，這對將ABEI功能化金納米粒

11、子用作熒光探針具有重要的意義。第二，ABEI功能化金納米粒子表現(xiàn)了良好的抗光漂白特性，性能優(yōu)于實驗室前期合成的魯米諾功能化金納米粒子。在激發(fā)光源持續(xù)照射45分鐘后，ABEI功能化金納米粒子仍保留70％的熒光發(fā)射強度。此外，我們將ABEI功能化金納米作為能量給體，將吖啶黃作為能量受體，開發(fā)了一種新穎的熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系。研究表明，在不需要額外添加連接分子的情況下，二者在水溶液中就能發(fā)生有效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。本章工作首次提出將發(fā)光試劑功