基于表面修饰和组装的硫化镉纳米薄膜电化学发光免疫传感器

摘要

电化学发光(ECL)分析具有灵敏度高、选择性好、分析速度快、样品用量少、使用方便等优点。电化学发光免疫传感器是通过电化学发光强度与电极表面免疫反应的相关性而建立起来的生物传感技术。研究证明多种半导体纳米材料具有电化学发光性能,由此建立起来的半导体纳米材料ECL传感器,具有生物相容性好且适用于中性体系的特点。本文选择CdS作为构筑ECL免疫传感器的半导体纳米薄膜材料,以纳米CdS与共反应剂K2S2O8的耦合反应为发光体系。通过考察纳米CdS的制备、表面修饰以及组装方式等对传感器发光的影响,以获得电化学发光强度高、响应性能好、稳定性强的电化学发光免疫传感器。主要工作分为两个部分:
　　 第一部分,建立基于电沉积CdS QDs膜韵电化学发光免疫传感器
　　 以金电极为基底电极,采用阴极恒电位沉积法直接在电极表面制备CdS QDs薄膜,并用扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。SEM图显示,阴极恒电位方法得到的CdS QDs均匀的分布在电极表面,由小粒径CdS聚集而成菜花状颗粒。电化学发光行为表明,电沉积CdS QDs薄膜的发光强度几乎是溶液法合成CdSQDs薄膜的5倍。选择羊抗鼠抗体(Anti-MIgG)为传感器的组装抗体,鼠抗原(MIgG)免疫传感器探测对象,在最优化条件下:CdS QDs的沉积时间为800s,pH=7.4,0.1M K2S2O8,孵育时间为35min。建立得到的基于电沉积CdS QDs膜的电化学发光免疫传感器,其电化学发光行为对MIgG有灵敏的响应,线性范围为0.6～100ng／mL,检测限为0.2ng／mL,并具有良好的稳定性。研究结果表明,用电沉积技术制备的CdS QDs膜电化学发光免疫传感器,不仅对免疫反应有灵敏响应,而且制备方法简单可控,是制作基于量子点膜电化学发光免疫传感器的良好技术。
　　 第二部分,建立基于表面修饰和组装的纳米CdS薄膜电化学发光免疫传感器
　　 利用化学方法对纳米CdS进行表面修饰处理,由此得到经NH3修饰以后的CdS纳米粒子(CdS-NH3),经SEM及电化学行为考察,纳米CdS-NH3的尺寸、形态和表面电子结构发生了改变,使得CdS-NH3纳米粒子在电极表面更易还原,提高了发光量子效率,增强了电化学发光强度。结果表明,修饰后的CdS-NH3比未经修饰的CdS以及电沉积CdS具有更强的电化学发光性能,显示出电化学发光增强作用,并通过实验现象探讨和证实了其增强作用机理。由此建立得到基于表面修饰CdS膜的电化学发光免疫传感器,在最优化条件下,该免疫传感器的电化学发光行为显示对MIgG有灵敏的响应及更宽的线性响应范围,在0.006～150ng／mL,MIgG浓度范围内有良好的线性关系,相关系数R为0.9988,检测限达到pg／mL级,并可再生使用3次。说明经NH3修饰以后的CdS纳米粒子具有电化学发光增强作用,基于CdS-NH3的电化学发光免疫传感器拥有更佳的响应性能。