石墨钌配合物功能化纳米材料与其在化学发光生物中运用选题

摘要：论文首先综述了化学发光、发光功能化纳米材料以及无标记生物浅析技术的探讨近况和最新进展。在纳米材料上富集多个化学发光信号分子即进展发光功能化的纳米材料,是纳米化学发光生物浅析的探讨热点之一。目前发光功能化纳米材料大多是以“桥联”方式为主的发光试剂功能化纳米材料。通过与发光试剂直接反应而获得“直接修饰”方式的发光功能化纳米材料的报道较少。在本实验室前期的探讨工作中,发现鲁米诺及其衍生物能够直接还原氯金酸合成具有良好的化学发光活性的发光功能化金纳米材料,将其作为浅析探针进展了一系列基于标记技术的化学发光生物浅析新策略,并用于DNA、凝血酶、心肌肌钙蛋白等生物分子的检测。但是对于发光功能化纳米材料的探讨仅局限于鲁米诺及其衍生物,而发光效率更高的钌配合物用于发光功能化纳米材料的合成还鲜见报道,并且发光功能化纳米材料大多作为浅析探针构建基于标记技术的生物浅析策略。而无标记浅析策略无需复杂费事的标记历程,简化了操作历程,能够实现快速、低成本的检测,是生物浅析的一个新的进展走势。本论文围绕着钌配合物发光功能化纳米材料及基于钌配合物发光功能化纳米材料的无标记化学发光生物浅析新策略这一探讨主题,开展了一系列探讨工作。探讨了新型钌配合物发光功能化纳米材料的合成策略,制备了两种发光效率高、稳定性好的发光功能化金纳米材料和石墨烯纳米材料,探讨了其发光特性。基于钌配合物发光功能化纳米材料构建无标记发光生物传感器,进展了一种超灵敏测定2,4,6-三硝基甲苯的无标记适配体传感器；另一方面,合成了杯环芳烃功能化金纳米材料,基于此功能化金纳米材料构建了无标记纳米浅析界面,建立了一种性能优良的无标记化学发光生物浅析新策略检测精氨酸。主要探讨内容如下：1.进展了一种简单、一步的合成策略,利用具有电致化学发光(ECL)活性的联吡啶钌衍生物分子作为保护试剂,在室温下利用硼氢化钠还原氯金酸,得到了球形ECL功能化的金纳米粒子。在合成历程中,联吡啶钌衍生物分子作为保护试剂通过Au-N弱共价相互作用连结于金纳米粒子的表面。所获得的功能化金纳米粒子在循环伏安扫描的条件下能直接产生ECL信号,具有良好的发光特性。这种合成策略为氨基修饰的联吡啶钌配合物功能化到金纳米粒子表面提供了些新的思路。2.通过酰胺化反应将具有ECL活性的联吡啶钌衍生物分子共价键合到氧化石墨烯的表面,获得了发光功能化氧化石墨烯。该功能化纳米材料具有良好的ECL发光性质、稳定性和水溶性。该工作开创了一种制备共价键合具有发光活性的功能化氧化石墨烯的通用策略,可以推广到利用那些带有氨基的发光试剂如鲁米诺、异鲁米诺等发光分子来合成共价键合发光功能化氧化石墨烯。同时,该工作也为功能化石墨烯家族增添了新的成员,在生物浅析、电化学、光伏材料等领域有着广阔的运用前景。此外,利用该功能化石墨烯复合材料的ECL发光特性,构建了一个“免试剂”的共反应试剂三丙胺(TPrA)的传感器。该传感器检测TPrA的线性响应区间为1.0×10-7～1.0×10-3mol L-1,检测限为7.5×10-8molL-1。而文献报道很多物质如胺类、草酸盐类、过硫酸盐类均可以在电致化学发光反应中作为共反应试剂,通过氧化石墨烯与许多生物分子如DNA、肽、蛋白质的自组装以及特殊的识别反应如酶反应、抗原-抗体间的免疫反应、DNA杂交反应作为平台,该新型ECL发光功能化氧化石墨烯在浅析器件、生物传感器等领域中有重要的运用价值。3.基于上面陈述的钌配合物发光功能化氧化石墨烯纳米材料,构建了一个均相无标记的电致化学发光适配体传感器用于2,4,6-三硝基甲苯(TNT)浓度的测定。其检测原理建立于适配体、金纳米粒子以及发光功能化氧化石墨烯纳米材料的组装对策上。首先通过Au-S键将anti-TNT适配体组装到金纳米粒子上,形成适配体-金纳米粒子复合物；随后利用静电作用力使适配体-金纳米粒子复合物吸附于Ru-GO表面,以而淬灭ECL发光信号。当加入待测物TNT溶液时,由于适配体-目标物的特异性相互作用力使金纳米粒子团聚而以Ru-GO表面解吸附,以而使ECL发光信号得到恢复。该传感器检测TNT的线性响应区间为0.01ngmL-1～100ng mL-1,检测限为3.6pg mL-1,并且该传感器能够特异性的检测TNT。相比文献报道的其他TNT传感器,我们所构建的这个均相无标记传感器无需复杂的标记、纯化步骤,没有麻烦的清洗历程,由此易于用于自动化,在环境监测中具有运用潜力。4.合成了磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子,并对其进行了表征。基于磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子构建了一个无标记化学发光传感器。其检测原理为：磺酸基杯[4]芳烃能与其客体分子精氨酸发生特异性反应,影响磺酸基杯[4]芳烃功能化金纳米粒子的单分散性,以而转变功能化金纳米粒子的化学发光催化活性,影响其发光信号。该传感器检测精氨酸的线性响应范围为1.0×10-7～1.0×10-5mol L-1,检测限为4.0×10-8mmol L-1。该策略具有均相免清洗、操作简便、灵敏度高等优点,同时采取微孔板作为检测容器,使其省时且易于自动化。杯环芳烃功能化的金纳米粒子能够作为特异性识别检测平台用于客体分子的测定。鉴于杯环芳烃的多样性和丰富性,可以合成具有各种特殊分子识别功能的功能化金纳米粒子,为客体分子的测定提供了一种简单、灵敏的无标记浅析策略。关键词：联毗啶钌论文金纳米粒子论文石墨烯论文功能化纳米材料论文化学发光论文无标记论文生物浅析论文

目录5-8

摘要8-11

ABSTRACT11-14

第一章 绪论14-58

1.1 引言14-15

1.2 化学发光概论15-22

1.2.1 化学发光基本概念15-17

1.2.2 化学发光浅析原理17

1.2.3 常见的液相化学发光系统17-22

1.3 发光功能化纳米材料22-32

1.3.1 发光功能化纳米材料概述22-23

1.3.2 发光功能化纳米材料的主要类型23-32

1.4 无标记生物浅析技术32-40

1.4.1 无标记生物浅析技术概论32-33

1.4.2 无标记生物浅析技术的主要类型33-37

1.4.3 无标记化学发光生物浅析技术37-40

1.5 本课题的提出40-42

112

5.2.3 pSC_4功能化金纳米粒子的合成112

5.2.4 化学发光传感器的浅析策略112-113

5.3 结果与讨论113-121

5.3.1 pSC_4功能化金纳米粒子的表征113-114

5.3.2 基于pSC_4功能化金纳米粒子构建的化学发光传感器检测原理114-116

5.3.3 化学发光检测条件的优化116-119

5.3.4 化学发光浅析性能119-121

5.4 结论121-122