N-(4-氨基丁基)-乙基異魯米諾功能化納米材料的合成、發(fā)光性質(zhì)及分析應(yīng)用研究.pdf

1、論文首先綜述了化學(xué)發(fā)光、化學(xué)發(fā)光功能化納米材料的研究現(xiàn)狀及其在生物分析中的最新應(yīng)用進(jìn)展。近年來，發(fā)光試劑功能化的納米材料的研究得到了人們的廣泛關(guān)注，以發(fā)光試劑功能化納米材料為分析探針和納米界面的分析方法得到了迅速發(fā)展，在臨床診斷、食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域顯示了重要的應(yīng)用前景。但目前所制備的發(fā)光功能化納米材料發(fā)光效率有限，對(duì)于一些生物體系中超低含量物質(zhì)的測(cè)定仍存在挑戰(zhàn)。本論文針對(duì)發(fā)展高效的發(fā)光功能化納米材料，圍繞著特殊形貌發(fā)光試劑功能

2、化納米材料及發(fā)光試劑功能化金納米材料/碳納米管復(fù)合材料的制備及無標(biāo)記化學(xué)發(fā)光生物分析新方法這一研究主題，展開了一系列研究工作。成功合成了N-(4-氨丁基)-N-乙基異魯米諾(ABEI)功能化爆米花狀金納米粒子和ABEI功能化金納米點(diǎn)/殼聚糖/多壁碳納米管復(fù)合材料，研究了其化學(xué)發(fā)光和電致化學(xué)發(fā)光性質(zhì)?；谏鲜霭l(fā)光功能化納米復(fù)合材料，發(fā)展了一系列無標(biāo)記電致化學(xué)發(fā)光生物分析新方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬離子和抗原分子的超靈敏測(cè)定。此外，基于ABEI良好

3、的熒光性能，進(jìn)一步探討了ABEI功能化金納米顆粒的熒光特性及在熒光共振能量轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.在室溫乙醇溶液中，采用種晶生長(zhǎng)法，利用ABEI還原硫辛酸和氯金酸，發(fā)展了一種制備高發(fā)光效率的爆米花狀發(fā)光試劑功能化金納米材料的簡(jiǎn)單合成方法。借助透射電子顯微鏡等儀器分析手段對(duì)合成的金納米材料的形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果顯示該方法成功制備了爆米花狀、準(zhǔn)球形、不規(guī)則多面體等形貌金納米材料。進(jìn)一步，通過X射線電子能譜等儀器手段對(duì)

4、產(chǎn)物的表面化學(xué)組成進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，ABEI、ABEI的氧化產(chǎn)物通過Au-N鍵連接于金納米表面，硫辛酸的還原產(chǎn)物通過Au-S鍵連接于金納米表面。對(duì)于所合成的爆米花狀金納米粒子，其表面密布的不規(guī)則凸起使其具有更大的比較面積，在化學(xué)發(fā)光性能上明顯優(yōu)于前期合成的球形ABEI功能化金納米材料。尤為重要的是，爆米花狀金納米材料可以標(biāo)記生物分子如蛋白質(zhì)和DNA，制備的生物探針仍具有良好的化學(xué)發(fā)光活性。這種化學(xué)發(fā)光功能化的生物探針能夠被用于生物測(cè)

5、定和臨床診斷中，對(duì)公共健康、食品安全及環(huán)境監(jiān)測(cè)等均具有重要意義。
　　2.采用一步合成法成功制備了高密度ABEI功能化金納米點(diǎn)功能化的碳納米管。實(shí)驗(yàn)中先將殼聚糖吸附于羧基化碳納米管，分離純化后與氯金酸溶液混合均勻，而后加入ABEI溶液還原氯金酸，ABEI與碳管表面殼聚糖同時(shí)作為保護(hù)試劑連接于金納米點(diǎn)表面，制備了ABEI功能化納米點(diǎn)/殼聚糖/碳納米管復(fù)合材料。借助透射電子顯微鏡、高角環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射原子成像技術(shù)、X射線能譜儀、 X射

6、線光電子能譜和拉曼光譜等儀器手段對(duì)所合成復(fù)合材料形貌及表面特性進(jìn)行了表征。分析結(jié)果表明ABEI功能化的金納米點(diǎn)高密度、均勻的分布于碳納米管表面。進(jìn)一步我們研究了ABEI功能化納米點(diǎn)/殼聚糖/碳納米管復(fù)合材料的化學(xué)發(fā)光性能，結(jié)果表明該復(fù)合材料具有良好的化學(xué)發(fā)光和電致化學(xué)發(fā)光特性?；贏BEI高效的化學(xué)發(fā)光特性、殼聚糖良好的成膜特性和碳納米管良好的導(dǎo)電性能，利用合成的ABEI功能化納米點(diǎn)/殼聚糖/碳納米管復(fù)合材料構(gòu)建了一種新型無標(biāo)記適配體傳

7、感器，并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)水體樣本中的汞離子的高靈敏、特異性的測(cè)定，線性范圍為1.0×10-6～1.0×10-8 mol/L，檢測(cè)限為3.2×10-9 mol/L。
　　3.基于前一章工作所合成的ABEI功能化金納米點(diǎn)-殼聚糖-多壁碳納米管復(fù)合材料，我們構(gòu)建了電致化學(xué)發(fā)光活性傳感平臺(tái)，發(fā)展一種無標(biāo)記免疫分析新方法用于測(cè)定氨基末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)?；谘趸熷a(Indium tin oxide，ITO)玻片電極，通過簡(jiǎn)單的

8、滴加將經(jīng)過純化處理的復(fù)合材料滴涂于ITO電極表面，復(fù)合材料中的殼聚糖具有很好的成膜性，能夠?qū)⒉牧戏€(wěn)定的固載于電極表面，同時(shí)復(fù)合材料具有優(yōu)良的電致化學(xué)發(fā)光特性，作為電化學(xué)發(fā)光活性基底。而后利用戊二醛作為連接分子將人NT-proBNP單克隆抗體修飾于復(fù)合材料表面，并用牛血清蛋白對(duì)上述界面未反應(yīng)的活性位點(diǎn)進(jìn)行封閉，該修飾電極即可作為一種無標(biāo)記電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器，用于檢測(cè)NT-proBNP。實(shí)驗(yàn)中通過監(jiān)測(cè)電致化學(xué)行為對(duì)傳感器的構(gòu)建過程進(jìn)行了

9、表征。結(jié)果表明，該復(fù)合材料功能化的納米界面具有良好的電致化學(xué)發(fā)光性質(zhì)和電子傳導(dǎo)能力。該傳感器用于檢測(cè)目標(biāo)抗原NT-proBNP時(shí)展現(xiàn)了較寬的線性范圍1.0×10-10 g/mL～1.0×10-14 g/mL和較低的檢測(cè)限3.86×10-15 g/mL。此外，研究表明該傳感器具有良好的精確度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。本研究為蛋白質(zhì)的檢測(cè)提供了一種簡(jiǎn)單、快速、靈敏的檢測(cè)方法，為無標(biāo)記免疫傳感器開辟了新的途徑。
　　4.研究了ABEI功能化金納

10、米粒子的熒光特性。研究結(jié)果表明ABEI功能化金納米粒子作為納米光學(xué)探針具有以下重要優(yōu)點(diǎn)。第一，1.23×10-9 mol/L的ABEI功能化金納米粒子具有與7.8×10-7 mol/L ABEI純?nèi)芤嚎杀葦M的熒光發(fā)射強(qiáng)度。雖然功能化金納米粒子之間存在粒子間淬滅效應(yīng)、金納米核對(duì)其表面的ABEI分子存在粒子內(nèi)淬滅效應(yīng)，但一個(gè)功能化金納米粒子的熒光強(qiáng)度仍比單個(gè)ABEI分子強(qiáng)634倍。此外，納米金具有良好的標(biāo)記性能，這對(duì)將ABEI功能化金納米粒

11、子用作熒光探針具有重要的意義。第二，ABEI功能化金納米粒子表現(xiàn)了良好的抗光漂白特性，性能優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室前期合成的魯米諾功能化金納米粒子。在激發(fā)光源持續(xù)照射45分鐘后，ABEI功能化金納米粒子仍保留70％的熒光發(fā)射強(qiáng)度。此外，我們將ABEI功能化金納米作為能量給體，將吖啶黃作為能量受體，開發(fā)了一種新穎的熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系。研究表明，在不需要額外添加連接分子的情況下，二者在水溶液中就能發(fā)生有效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。本章工作首次提出將發(fā)光試劑功