卟啉基电致发光芯片成像用于小鼠巨噬细胞呼吸代谢的评价

摘要

人类社会在环保、食品、医学等领域的需求日益增大，开发广通用性、高灵敏度以及易操作的分析方法和分析装置迫在眉睫，突飞猛进的电致化学发光(ECL)技术让人类看到了新的曙光。电致化学发光是电化学反应控制的化学发光，因此内在电激发赋予ECL高灵敏度和时空可调制性，同时又具备宽广的线性范围和操作简捷等优势。基于上述优势，商业化电致化学发光技术(ECL)已经初具规模。
　　卟啉是一类具有优良光电性能的有机电致发光材料，在电致化学发光领域得到广泛应用。无论是将卟啉掺杂还是引入高分子链段，都可以通过从主体材料到卟啉的能量转移获得饱和红光。
　　电化学发光成像技术更是快速崛起的电致化学发光领域中的佼佼者。与传统的电致化学发光仪不同，电化学发光成像技术采集的是电极表面光斑，因此非常适用于高通量阵列分析，实现样品可视化检测。本论文以ECL成像为检测方法，开展生物分析，将包括三部分工作:
　　卟啉微芯片水相电致化学发光成像机理的探究
　　本工作中，我们发现不同于绝大多数有机基团在水相中过弱的ECL强度，在生理条件下，通过间四(4-羧基苯基)卟啉锌/四辛基溴化铵电化学反应激发强而稳定的634 nm红光。依据电子顺磁共振技术和ECL光谱，ECL本质得到彻底揭示:化学发光来自于连续还原ZnTCPP过程中产生的单线态氧.同时，具有良好成膜性的两亲性化合物TOAB，作为有效的电子屏障保证发光体的有序排列和良好的电极修饰。
　　基于TOAB/ZnTCPP薄膜的发光成像用于细胞呼吸代谢的评价
　　本工作构建一种基于TOAB/ZnTCPP的微芯片，通过TOAB/ZnTCPP独特的ECL性能以及过氧化氢的增强作用，实现可视化检测。过氧化氢是动物细胞有氧呼吸和植物细胞光合作用的产物，对研究细胞有氧呼吸具有重要意义。其像素值的递增与过氧化氢浓度呈正比，因此开发了一个超灵敏、低检测下限的可视化检测方法。
　　卟啉基金属有机框架化合物在ECL生物传感中的应用
　　本工作中MOFs以硅烷化锌卟啉为单体，引入了ZnTCPP高效的电致化学发光性能，以及良好的生物相容性，同时达到了充分富集ZnTCPP的目的，具有规则均一、导电性能优良、发光效率高的优势。MOFs独特的多孔结构使其具备良好的小分子吸附能力，在H2O2参与ECL过程的前提下，多孔结构增加了MOFs参与反应的有效面积，提高了发光效率。将MOFs用于制备发光成像芯片用于ECL发光成像检测将更加灵敏和高效。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物传感器

1．2 电致化学发光生物传感器

1．2．1 电致化学发光简介

1．2．2 电致化学发光的两种机理

1．3 电致化学发光成像

1．3．1 前言

1．3．2 电化学发光成像体系

1．4 细胞呼吸代谢

1．5 电化学发光成像在生物分析中的应用

1．6 本文思路

第二章 卟啉微芯片水相电致化学发光成像机理

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验步骤

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 ZnTCPP载体的优化

2．3．2 TOAB／ZnTCPP的性质

2．3．2 关于ECL机理的探索

第三章 基于TOAB／ZnTCPP薄膜的发光成像应用于细胞呼吸代谢的评价

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验步骤

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 ZnTCPP与TOAB

3．3．2 H2O2在TOAB／ZnTCPP体系中ECL机理探究

3．3．3 实验条件优化

3．3．4 H2O2定量

3．3．5 发光芯片对小鼠巨噬细胞RAW264．7的呼吸代谢评价

第四章 卟啉基金属有机框架化合物在ECL生物传感中的应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 MOF表征

4．3．2 实验条件优化

4．3．3 MOF制备成像微芯片用于细胞呼吸代谢评价的可行性探究

实验总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、专利及会议论文