基于纳米材料标记探针的电致化学发光分析方法的研究

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近几年来,纳米材料越来越成为研究的热门领域,特别是基于量子点发光材料构建的纳米生物探针在各领域都得到了广泛的应用。电致化学发光(ECL)具有很多优良的性能特点,如操作方便、快速、灵敏度高、并且容易控制等。因此,电致化学发光生物传感器已开始逐步应用在各种生物分子的分析检测中。本文中,我们主要制备了多种新型复合纳米材料及量子点材料,如CdSe、石墨烯量子点等材料;设计并构建了多种量子点生物探针,开发研制了基于DNA循环放大等信号放大技术的电致化学发光生物传感器,实现了对DNA等生物分子的高灵敏性检测。  本研究主要内容包括:⑴制备了一种新型的 PAMAM-Au复合物纳米材料,该材料是以树枝状大分子聚合物 PAMAM,包裹纳米金颗粒复合而成。其次,利用双稳剂 CdSe量子点良好的电致化学发光性能,构建了一种信号放大的CdSe量子点ECL生物探针,并将其应用于高灵敏的 ECL生物传感器中,实现了对 DNA高选择性、高灵敏的 ECL检测。由于 PAMAM-Au复合物含有大量的氨基基团,因而它可以负载大量的CdSe量子点,同时纳米金颗粒具有良好的导电性,可以加快 ECL反应速度,因此,可以用于 ECL信号的放大检测。最后,我们设计了基于工具酶对目标进行多重循环放大的技术,并通过纳米金构建了具有纳米放大效应的修饰电极,可以组装大量的 DNA分子;当DNA与目标信号探针发生特异性杂交反应后,电极表面结合了大量的CdSe量子点,产生放大的ECL信号,实现了对目标DNA的高灵敏检测。⑵制备了一种新型的石墨烯量子点,该量子点为球形,尺寸均匀,形貌良好,具有良好的的电致化学发光和荧光性能。其次,我们通过 PDDA-GO复合物修饰电极,固定上大量的石墨烯量子点,并研究了 AuNPs对该石墨烯量子点电致化学发光的淬灭效应。最后,我们利用了 DNA循环放大信号的技术,设计了一种新型的高灵敏、高选择性的电致化学发光分析方案,实现了对目标物DNA的高灵敏检测。⑶提出了两步信号放大的电致化学发光检测方法。首先,基于AuNPs对量子点ECL的淬灭作用,通过多重DNA循环放大技术,设计了一种新型的ECL生物传感器,实现了对DNA高灵敏的检测。新型的CdSe量子点具有很强的ECL发光,当ECL信号被AuNPs淬灭后,模板DNA通过不断地循环放大产生大量的目标DNA,目标DNA与电极上AuNPs标记的DNA进行杂交和循环反应,引起了放大的ECL信号变化。其次,我们设计了一种新型的3D DNA骨架结构,该骨架结构具有较大的比表面积,能有效的负载更多的量子点和纳米银颗粒,纳米银颗粒良好的导电性,显著提高了量子点的电致化学发光信号。本工作为基于量子点的ECL分析技术提出了一种新的方法,在分析检测中具有很大的发展潜力。
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