基于氮化碳的糖类抗原125电化学发光免疫传感研究

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目的:作为肿瘤标志物的一种,糖类抗原125(Carbohydrate Antigen 125,CA125)对卵巢癌、胰腺癌等癌症具有良好的指示作用,CA125的快速、灵敏和低成本检测方法对相关癌症的早期筛检、诊断及预后判断至关重要。电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)相对于传统的分析方法具有灵敏、背景影响小、操作简单等特点,随着近年来新材料、新体系的不断涌现从而高速发展并广泛应用于蛋白质、核酸和病毒等物质的检测。石墨相氮化碳(g-C3N4)和量子点(QDs)作为新兴半导体纳米材料,因其特殊的理化性质在电化学发光传感领域具有极大的发展前景。本研究在分析当前ECL的常用体系及发展趋势的基础上,结合所发现近红外碲化镉/硫化镉量子点(NIR CdTe/CdS QDs)对g-C3N4的荧光以及电化学发光具有较强的猝灭作用这一现象,建立CA125的电化学发光免疫传感器,实现对血清中CA125的灵敏检测,为CA125以及其他生物大分子的灵敏检测与传感分析提供了新的方法与思路。方法:(1)制备可以产生近红外荧光以及ECL的CdTe/CdS QDs,同时使用超声剥离法制备了石墨相氮化碳纳米片(g-C3N4 NS)以及具有较高生物相容性和电化学稳定性的Au-g-C3N4 NHs;使用透射电镜、荧光光谱、紫外可见吸收光谱对所制备的材料进行表征;对所制备的材料在玻碳电极上ECL行为进行了分析。(2)在此研究的基础上,以Au-g-C3N4 NHs修饰在玻碳电极上并负载一抗,以SiO2作为信号放大器负载大量的CdTe/CdS QDs标记二抗,在免疫双抗体夹心法的基础上,构建了CA125的“信号-关”型电化学发光免疫传感器;利用透射电镜、荧光光谱和紫外可见吸收光谱对所制备的材料进行了表征;利用电化学对传感器的逐层修饰进行了表征,同时对传感器的ECL行为进行了分析;对测定的pH,共反应剂浓度、孵育时间进行优化,并在此基础上验证了传感器的线性范围、检出限,稳定性等指标,并用于实际样品检测。结果:(1)发现CdTe/CdS QDs对g-C3N4 NS的荧光以及ECL具有猝灭作用,可能的机制为能量共振转移;进一步研究发现通过调整过电位也可使对Au-g-C3N4NHs的蓝光ECL具有猝灭作用的CdTe/CdS QDs也产生近红外光的ECL,不同波长ECL间的此消彼长,即Au-g-C3N4 NHs产生波长460nm的蓝色ECL光得到了猝灭,而作为猝灭作用的CdTe/CdS QDs也产生了波长为660nm的红色ECL,但并不稳定;(2)所构建的传感器在CA125浓度为0.0001~10U/mL时线性关系良好,回归方程为ΔIECL=1213.5lgCCA125+6078.8 R2=0.9949,检出限为3.4×10-5U/m L,稳定性好,特异性强,加标回收率在95.38%~104.25%之间,相对标准偏差(RSD)均小于5.43%,并成功的用于实际血清样品中CA125的检测,与商用方法相比有良好的一致性。结论:发现CdTe/CdS QDs对g-C3N4 NS的荧光以及ECL的猝灭现象,以此为基础构建了性能良好CA125的“信号-关”型电化学发光免疫传感器并成功用于实际血清样品,为卵巢癌以及相关癌症的筛查、诊断及预后判断提供技术支持,也为未来多指标、高通量的生物传感研究提供新的思路。
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