基于UiO及MIL系列MOFs材料构建电致化学发光免疫传感器的研究

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电致化学发光(ECL)是将电化学手段与化学发光技术相结合的一种研究方法,ECL免疫传感器因具有抗干扰能力强、灵敏度高、特异性强等优势,被越来越多的应用于疾病标志物的检测。近年来,金属有机框架(MOFs)材料由于其比表面积大、孔隙率高、表面官能团丰富等优势被广泛的应用于吸附分离、催化、传感器等方面。本论文主要研究了UiO及MIL系列MOFs材料在ECL免疫传感器中的应用:将MOFs材料与ECL发光体(如Ru(bpy)32+)相结合,可以有效固载发光体,大大提高发光体的ECL发光效率;此外,将MOFs材料作为猝灭剂或者负载猝灭剂,以此作为第二抗体(二抗)标记物构建夹心型免疫传感器,大大增强了对ECL发光体的猝灭效果,从而有效提升ECL免疫传感器的灵敏度,提高疾病标志物检测的准确性。本论文主要包括以下四个部分:(1)通过一步法直接合成Ru(bpy)32+-MIL-125 MOFs材料,以此作为免疫传感器基底,构建无标型ECL免疫传感器实现对雌二醇的灵敏检测。MIL-125与Ru(bpy)32+的结合充分发挥了Ru(bpy)32+优异的ECL性能,大大提高了ECL效率;此外Ru(bpy)32+-MIL-125具有大的比表面积,且表面含有大量-NH2官能团,能有效捕获及负载大量抗体。基于Ru(bpy)32+-MIL-125 MOFs材料构建的无标型传感器对雌二醇的检测范围为0.1 pg/m L至100 ng/m L,检出限为0.04 pg/m L,且传感器具有良好的稳定性、重现性及实际应用性。(2)基于ECL发光材料银纳米团簇-氨基脲@金纳米颗粒(AgNCs-Sem@AuNPs)作为免疫传感器基底,MOFs材料MIL-125作为猝灭剂标记于二抗,构建夹心型ECL免疫传感器实现对N末端B型利钠肽原(NT-proBNP)的灵敏检测。发光体AgNCs具有稳定的ECL信号,但其ECL性能较低,Sem作为共反应剂促进剂通过与共反应剂过硫酸钾(K2S2O8)反应,可以有效提升AgNCs的ECL性能,而AuNPs的负载进一步稳定了发光体的ECL信号;此外MOFs材料MIL-125作为二抗标记物标记于二抗,由于AgNCs-Sem@AuNPs(供体)与MIL-125(受体)发生共振能量转移,导致ECL信号猝灭,基于此构建的夹心型传感器对NT-proBNP的检测范围为0.25 pg/m L至100 ng/m L,检出限为0.11 pg/m L,且传感器具有良好的稳定性、重现性、特异性。(3)基于Ru(bpy)32+/UiO-67 MOFs材料作为标记物,构建竞争性免疫传感器灵敏检测己烯雌酚(DES)。MOFs材料UiO-67具有大的比表面积,高孔隙率,与Ru(bpy)32+复合后能充分发挥其优异的ECL性能,有效提高了ECL发光效率,将Ru(bpy)32+/UiO-67标记于BSA-DES,Ru(bpy)32+/UiO-67-BSA-DES与DES竞争抗体活性位点,以此构建竞争性ECL免疫传感器。随着DES浓度增加,传感器的ECL信号逐渐降低,以此灵敏检测DES的含量。构建的传感器对DES的检测范围为0.01 pg/m L至50 ng/mL,检出限为3.27 fg/m L。(4)基于双MOFs材料UiO-66及MIL-101构建夹心型传感器用于Aβ的灵敏检测。将具有大比表面积的UiO-66与发光材料Ru(bpy)32+复合,Ru(bpy)32+/UiO-66具有优异且稳定的ECL性能,以此作为传感器基底能有效固载大量抗体;将AuNPs负载于MIL-101,继而通过Au-S键连接MoS2 QDs(MIL-101@Au-MoS2),由于MoS2 QDs与Ru(bpy)32+竞争消耗共反应剂三丙胺,从而导致基底ECL信号猝灭,以此构建的夹心型传感器对Aβ的检测范围为0.01 pg/mL至50 ng/mL,检出限为3.32 fg/mL。
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