原位产生共反应试剂及纳米材料构建的高灵敏电化学发光免疫传感器的研究

摘要

电致化学发光免疫传感器是将免疫传感器与电致化学发光(ECL)技术结合而发展起来的具有高选择性、高灵敏度、低背景等优点的生物传感器。为达到临床诊断治疗对痕量蛋白质定量测定的要求，免疫分析信号增强技术一直都是免疫分析领域研究的一个重要方向，在电极表面原位产生发光试剂的共反应试剂为免疫分析的研究与发展提供了新的思路。因此，将酶反应引入ECL反应中原位产生共反应试剂结合纳米材料特有的优点对发展高灵敏的免疫传感器起到重要的理论意义和实际的应用价值。
　　 本论文主要从以下几个方面开展研究工作：
　　 1.基于L-半胱氨酸膜增强过硫酸根的电致化学发光构建电致化学发光免疫传感器
　　 该工作首次将过硫酸根/溶解氧这一发光体系用于免疫分析。首先，L-半胱氨酸(L-Cys)沉积于金电极的表面，促进电子传递，从而增强过硫酸根发光体系的光信号。然后，纳米金通过L-Cys表面的氨基吸附于电极表面，增强了电极表面对抗体的吸附能力，同时促进电子传递，进一步放大ECL信号。接着，纳米金与抗体的氨基形成共价键，将抗体修饰于电极表面。最后，牛血清白蛋白(BSA)用于封闭非特异性位点，防止非特异性吸附。该ECL免疫传感器利用L-Cys和纳米金共同放大免疫反应信号，提高了免疫传感器的灵敏度。在最优的实验条件下检测甲胎蛋白。其线性范围为0.01-100 ng/mL，检测限为3.3 pg/mL。该传感器制备简单，具有良好的选择性和重现性。
　　 2.基于原位产生过硫酸根的共反应试剂用于构建超灵敏的电致化学发光免疫传感器
　　 溶解氧作为过硫酸根共反应试剂存在标记困难，检测底液中浓度低的缺点。利用酶的催化反应，在电极表面原位产生溶解氧，以解决上述缺点。首先利用硼氢化钠在功能化碳纳米管(FCNTs)表面还原氯铂酸。制备FCNTs-PdNPs纳米复合物，该纳米复合物用于吸附二抗(aiti-AFP)。葡糖糖氧化酶(GOD)和辣根过氧化物酶(HRP)用于封闭纳米复合物的非特异性位点，最终制备了FCNTs-PdNPs@anti-AFP@GOD-HPR生物偶合物。通过夹心法将制备的生物偶合物吸附予电极表面，发光试剂过硫酸根存在于检测底液中，同时检测底液中加入适量的葡钧糖。GOD首先催化葡萄糖产生H2O2，接着H2O2被HPR催化在电极表面原位产生O2。PdNPs作为催化剂，催化过硫酸根与氧气的电化学发光反应，进一步催化放大光信号，提高检测灵敏度。在最优条件下检测甲胎蛋白，其线性范围为0.01 pg/mL-100 ng/mL。同时该传感器具有较好的重现性和选择性，有望应用于临床分析诊断。
　　 3.基于原位产生鲁米诺的共反应试剂用于构建超灵敏的电致化学发光免疫传感器
　　 鲁米诺-H2O2发光体系被广泛应用于免疫分析，但H2O2作为鲁米诺的共反应试剂存在标记困难和不稳定的问题。该工作将酶反应引入ECL反应中，原位产生H2O2，成功解决上述问题。首先利用硼氢化钠在功能化碳纳米管(FCNTs)表面还原氯铂酸，制备FCNTs-PdNPs纳米复合物。该纳米复合物用于吸附二抗(anti-AFP)。葡萄糖氧化酶(GOD)用于封闭非特异性位点。在含有适量葡萄糖的检测底液中，葡萄糖在GOD的催化作用下在电极表面原位产生H2O2，PdNPs进一步催化鲁米诺-H2O2的反应。这一方案成功解决了上述鲁米诺-H2O2光体系应用于免疫分析存在的问题。同时采用层层自组装技术将鲁米诺和纳米金(AuNPs)修饰于电极表面用于同载抗体，AuNPs催化鲁米诺的发光反应，进一步放大反应信号，检测限高达33fg/mL。