多功能化雙金屬納米材料的制備及其在電致化學發(fā)光免疫分析上的應(yīng)用.pdf

1、隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，基于金屬納米材料的信號放大方法對提高免疫傳感器的靈敏度和選擇性表現(xiàn)出巨大的潛力。其中雙金屬納米材料在電催化活性等方面比相應(yīng)的單金屬擁有更優(yōu)越的性質(zhì)。但目前如何賦予雙金屬納米材料更多的功能，從而簡化實驗操作、提高作用效率仍然存在挑戰(zhàn)。本論文的工作主要集中在制備多種功能性雙金屬納米復(fù)合材料、發(fā)光試劑功能化殼核納米材料,結(jié)合電致化學發(fā)光（ECL）傳感技術(shù)和生物技術(shù),構(gòu)建新型、高靈敏的免疫傳感器。成功合成了共反應(yīng)試劑功能

2、化的六八面體殼核材料、異魯米諾功能化多面體狀殼核納米粒子和自催化型魯米諾衍生物功能化的鈀銅納米立方@碳納米角復(fù)合物，也提出了共反應(yīng)試劑或催化劑對發(fā)光物可能的作用機理?；谏鲜龆喙δ芑{米復(fù)合材料，發(fā)展了一系列新型ECL生物分析新方法，實現(xiàn)了對多種蛋白質(zhì)的靈敏檢測。本論文的研究工作主要分為以下幾部分：
　　1.基于共反應(yīng)試劑功能化的六八面體殼核納米材料構(gòu)建電致化學發(fā)光免疫傳感器
　　將共反應(yīng)試劑置于檢測底液中不但會增加試劑用量

3、，而且也會帶來測量誤差。本研究利用六八面體殼核納米材料作為載體成功實現(xiàn)了共反應(yīng)試劑的大量固載以及ECL的信號放大，在簡化實驗操作的同時也提高了傳感器檢測的靈敏度。研究證明當測試底液中有諾氟沙星（NFLX）存在時S2O82-能產(chǎn)生非常強的ECL信號，強度約是S2O82-單獨存在時的350倍。為了實現(xiàn) NFLX在電極表面的的大量固載，利用聚酰胺樹枝狀高分子的大量的端氨基，通過酰胺鍵將NFLX修飾在聚酰胺聚合物（PAMAM）表面從而形成PAM

4、AM-NFLX復(fù)合物。該復(fù)合物作為新穎的共反應(yīng)試劑能有效放大 S2O82--O2體系的 ECL信號。同時，合成了凸狀的殼核Pd@Au六八面體納米顆粒（Pd@AuHOHs），該粒子不僅擁有良好的生物相容性和電子傳導(dǎo)能力等優(yōu)點，通過促進S2O82--O2體系ECL反應(yīng)過程中中間自由基的產(chǎn)生，Pd@AuHOHs還能進一步提高ECL信號。此外，由于具有大的比表面積，Pd@AuHOHs作為納米載體能用來大量固載第二抗體以及PAMAM-NFLX復(fù)合

5、物。基于此，構(gòu)建夾心型ECL免疫傳感器用于檢測促甲狀腺激素（TSH）。該傳感器具有高的靈敏度和特異性，成功地實現(xiàn)了對臨床血清樣本中TSH的檢測。
　　2.基于發(fā)光功能化殼核納米顆粒和二茂鐵衍生物的電致化學發(fā)光免疫傳感器的研究
　　傳統(tǒng)的直接合成魯米諾或其衍生物功能化納米材料的方法得到的發(fā)光功能化納米材料常為單金屬且大多需要高溫煮沸的條件。研究表明雙金屬納米材料在電催化活性等方面比相應(yīng)的單金屬擁有更優(yōu)越的性質(zhì)。鑒于此，本研究采

6、用魯米諾的一種衍生物N-4-氨基丁基-N-乙基異魯米諾（ABEI）作為還原劑和發(fā)光試劑在常溫下成功合成了ABEI功能化的Pd@Au殼核納米顆粒（ABEI-Pd@AuNPs）。該法成功實現(xiàn)了ABEI分子的固載，這樣就避免了后期修飾。此外，由于雙金屬納米顆粒對H2O2良好的催化性質(zhì)，ABEI-Pd@AuNPs能夠增強ABEI-H2O2體系的ECL信號。為了進一步提高發(fā)光效率，利用L-半胱氨酸將催化劑羧基二茂鐵（Fc）連接在ABEI-Pd@A

7、uNPs的表面。ABEI和Fc同時修飾在Pd@Au納米顆粒上意味著在納米顆粒表面二者的實際濃度遠高于將它們置于溶液中，從而能更好地實現(xiàn)催化。將該雙功能化的Pd@Au殼核納米顆粒作為載體固載第二抗體，利用夾心法構(gòu)建了信號增強型的ECL免疫傳感器，實現(xiàn)了對糖尿病腎病潛在標志物IV-型膠原（Col IV）的檢測。最終該傳感器達到了1 pg·mL-1到10 ng·mL-1的寬檢測范圍。該工作提供了一種新穎的信號放大方法，也拓寬了ABEI-H2O

8、2體系在生物分析中的應(yīng)用。
　　3.自催化型發(fā)光體與PdCu@碳納米角雜化物構(gòu)建電致化學發(fā)光免疫傳感器
　　通常基于魯米諾（luminol）的ECL反應(yīng)中，催化劑對luminol的信號放大是通過分子間的相互作用實現(xiàn)的。然而這種分子間的作用通常伴有較大的能量損失，限制了luminol與其催化劑之間的作用效率。為了實現(xiàn)將發(fā)光物luminol固載的同時提高其與催化劑之間的作用效率，本研究首次提出了基于自催化型發(fā)光衍生物和碳納米角雜

9、化物放大luminol/H2O2體系ECL信號的放大策略，并成功構(gòu)建了用于檢測心衰標志物的超靈敏 ECL免疫傳感器。將3，4，9，10-苝四甲酸（PTCA）與luminol偶聯(lián)起來形成自催化的發(fā)光體PTC-Lu，由于PTCA強的增強效果，該發(fā)光體具有極好的ECL性質(zhì)；且由于芳香性，使得PTC-Lu更容易實現(xiàn)固載。通過π-π堆積作用將該自催化發(fā)光體組裝在PdCu@SWCNHs納米雜化物上，得到PTC-Lu功能化的 PdCu@SWCNHs（

10、PTC-Lu/PdCu@SWCNHs）。通過這種方式明顯提高了 SWCNHs的水溶性和穩(wěn)定性。同時，PdCu@SWCNHs雜化物作為模擬酶對H2O2展現(xiàn)出電催化性質(zhì)，因此能進一步放大luminol/H2O2體系的ECL信號。此外，由于PdCu納米立方的高比表面積和良好的生物相容性，能夠?qū)崿F(xiàn)對二抗蛋白的大量固載?；诖?，構(gòu)建了信號增強型的免疫傳感器，并成功實現(xiàn)了對臨床人體血清樣本中N-末端B型鈉尿肽（NT-proBNP）的檢測。本工作在解