基于Ru(bpy)■-三乙胺体系的电致化学发光生物传感器检测葡萄糖

联吡啶钌(Ru(bpy)■)拥有优良的电致化学发光(ECL)性能,但其较好的水溶性使其固载面临巨大问题。该文制备了Pt纳米粒子与Ru(bpy)■的复合物(Pt NPs-Ru),将其修饰于电极并进一步固载葡萄糖氧化酶(GOx)制得传感器。基于H2O2对Ru(bpy)■-三乙胺体系ECL信号的猝灭作用,随着葡萄糖浓度的增加,其在GOx的催化下原位产生的H2O2量增多,导致ECL信号逐渐减弱,从而实现葡萄糖的检测。ECL强度与葡萄糖浓度的对数在1.0×10-8~5.0×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限低至5.2×10-9 mol/L。传感器具有好的稳定性和高的选择性。Pt NPs-Ru复合物为ECL传感器的构建提供了良好平台,为葡萄糖检测提供了新方法。

电致化学发光生物传感器中信号输出模式的研究进展

电致化学发光生物传感器兼具了生物传感器的专一性、准确性、反应速度快以及电致化学发光技术的高可控性、高灵敏度、低背景信号等特点,因此它被广泛应用于临床分析、环境分析、食品分析等领域。在构建电致化学发光生物传感器时,分析物浓度与输出的电致化学发光信号之间必然是存在某种关系的。为了实现分析物的灵敏检测,采用有效的信号输出模式是构建电致化学发光生物传感器的关键。近年来,为了逐步提高电致化学发光生物传感器的性能,研究者们发展了不同的信号输出模式。该文主要综述了近几年电致化学发光生物传感器构建中常用的几种信号输出模式。

基于聚合物点的电致化学发光生物传感器用于葡萄糖检测

羧基功能化的聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-co-(1,4-苯并-{2,1′,3}-噻二唑)]聚合物点(PFBT-COOH)在无外加共反应试剂的条件下具有高的电致化学发光(ECL)信号,且过氧化氢(H 2O 2)对其ECL具有高效猝灭作用。采用PFBT-COOH修饰玻碳电极,进一步交联葡萄糖氧化酶(GOD)以构建酶传感器(GOD/PFBT-COOH/GCE)。随着检测底液中葡萄糖浓度的增加,葡萄糖在GOD催化下原位产生的H2O2量增加,导致传感器的ECL信号逐渐减弱,从而实现葡萄糖的准确、快速、灵敏检测。此方法测得葡萄糖的线性范围为1.0×10^-7~3.0×10^-3 mol/L,检出限为3.0×10^-8 mol/L。血清样品中葡萄糖的加标回收率为98.5%~106%。该策略为酶传感器的构建提供了新思路,为葡萄糖的检测提供了新方法。

基于铱纳米棒的电致化学发光生物传感器用于多巴胺检测

铱(Ⅲ)配合物差的水溶性限制了其在电致化学发光(ECL)领域的应用。该文用聚(苯乙烯-马来酸酐)(PSMA)羧基功能化三(2-苯基吡啶)铱(Ⅲ)(Ir(ppy)3)合成水溶性铱纳米棒(Ir NDs)。在共反应试剂三丙胺(TPrA)存在下,Ir NDs表现出优良的ECL性能。借助多巴胺(DA)对Ir NDs-TPrA体系ECL的高效猝灭作用,实现了对DA的高灵敏检测,线性范围为2.0×10-8~4.0×10-4 mol/L,检出限为6.3×10-9 mol/L。羧基功能化的Ir NDs为铱(Ⅲ)配合物在ECL领域的应用提供了理想平台,也为DA的检测提供了新方法。

三螺旋DNA电致化学发光生物传感器的组装与表征

以三氯化钌水合物为原料,合成了联吡啶钌配合物,将标记联吡啶钌的DNA自组装到金电极上,在绑定剂存在的条件下与特定序列的DNA、标记二茂铁羧酸的DNA杂交,形成三螺旋DNA结构。基于二茂铁对联吡啶钌电致发光的猝灭作用,将电致化学发光技术与三螺旋DNA杂交技术相结合,组装了一种新颖的三螺旋电致化学发光生物传感器,利用紫外可见光谱法、交流阻抗技术和电致发光方法对合成的发光标记物的浓度进行了标定,对传感器的组装过程进行了表征,并对绑定剂进行了优化选择,形成了三螺旋DNA生物传感器,将为生物活性分子检测提供一种有效的途径。

基于多种信号放大策略的电致化学发光生物传感器的研究进展

电致化学发光(ECL)生物传感器技术,结合了ECL分析技术的高灵敏度和高可控性与生物识别的高特异性,能显著提高生物分子检测的灵敏度和选择性,在临床检验学等研究中展现出巨大的应用潜力。提高检测灵敏度一直都是ECL生物传感领域共同的追求目标。目前,研究者们通过引入具有优良性质的纳米材料、酶、DNA等生物放大技术,或研究寻找新型的、具有高发光效率的且生物兼容性好的ECL试剂,并改善发光试剂与共反应试剂的存在与作用方式等来提高ECL传感器的检测灵敏度,并取得了较好的效果。该文主要综述了近几年ECL生物传感器构建中常用的信号放大策略。

DNA镊子型电致化学发光生物传感器高灵敏检测MicroRNA-21

利用DNA的生物相容性,以DNA纳米技术为基础构建了一种新型的电致化学发光(ECL)生物传感器,实现了对microRNA-21的超灵敏检测。首先,我们通过合理的设计合成了两端分别标记有能量转移供受体的DNA镊子。通过DNA酶诱导的目标物循环得到双倍的引发链。将该引发链修饰在处于“打开状态”的DNA镊子中,触发了DNA镊子的“关闭状态”,从而能量供受体对距离更近,进而发生能量转移,增加了受体(量子点)的ECL强度。

核酸信号放大策略在电致化学发光生物传感器中的应用研究进展

电致化学发光(ECL)作为电化学技术分支之一,是目前分析化学研究领域中一种简单、高效、灵敏的分析方法,以其稳定性高、背景低、动态范围宽等优点,在临床诊断、食品安全和环境监控等领域得到了广泛的应用。随着生命科学的蓬勃发展,现代医学由细胞水平向分子水平发展,对ECL生物传感器的特异性和灵敏度提出了更高要求。核酸信号放大策略和DNA纳米机器能有效提高传感器性能,该文围绕近年与核酸关联的信号放大技术进行了综合论述,重点评述了核酸等温信号放大策略在ECL生物传感器中的应用研究。

基于功能化还原氧化石墨烯和金钯合金纳米粒子的谷氨酸电致化学发光生物传感器研究

该实验设计了基于氯化血红素功能化的还原氧化石墨烯(H-RGO)、金钯合金纳米粒子(Au-PdNPs)和L-谷氨酸氧化酶(L-GluOx)的特异性L-谷氨酸(L-Glu)电致化学发光(ECL)生物传感器。实验首先将H-RGO修饰于电极上,再通过电沉积的方式将Au-PdNPs负载于H-RGO表面,L-GluOx通过与Au-PdNPs的键合作用实现固载,构建ECL生物传感界面。纳米材料的制备以及传感界面的逐步构建过程通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量散射谱(EDS)、紫外可见吸收光谱技术(UV-vis)和电化学技术等测试方法进行了验证。实验发现纳米材料Au-PdNPs和H-RGO二者的协同催化作用极大的改进了传感器的灵敏度。在优化的条件下,L-谷氨酸在1.0×10^-7mol/L至5.00×10^-3mol/L浓度范围内,ECL信号强度与其浓度对数呈线性相关性。该ECL生物传感器制备简单、响应快速、检测灵敏、稳定性和选择性好,在谷氨酸的检测应用方面具有较大的发展潜力。

基于汞离子检测所构建的电致化学发光生物传感器中不同信号输出模式的最新研究进展

汞离子(Hg^(2+))是最危险的重金属污染物之一,易从环境迁移到食物链中,在人体累积,对大脑、神经系统、内分泌系统、肾脏等造成严重损害。发展快速、灵敏和准确的定量检测Hg^(2+)的方法对环境保护、人类健康具有十分重要的意义。电致化学发光(ECL)技术以其低背景信号、高灵敏度和良好的可控性而受到广泛关注。近年来,基于汞离子极易被富含胸腺嘧啶的核酸捕获,形成“胸腺嘧啶-汞离子-胸腺嘧啶”(T-Hg-T)的稳定结构的特性,研究者们构建了针对汞离子的高选择性和稳定性的电致化学发光生物传感器。为了进一步提高该类生物传感器的性能,研究者们推陈出新了各种不同的信号输出模式,并显示出了各自的优势。该文针对汞离子的ECL生物分析传感应用研究,以各种不同的信号输出模式为类别,详述了近年来的研究进展,并对汞离子检测的ECL分析技术的发展做出了展望。

基于PtNFs-GOD复合材料的电致化学发光葡萄糖生物传感器的研究

采用一锅合成法制备了新型的具有大比表面积的花状铂纳米颗粒(PtNFs),将制备好的花状铂纳米颗粒与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的乙醇溶液混合,用溶胶-凝胶法使葡萄糖氧化酶(GOD)固定于玻碳电极上,构建了一个高灵敏电致化学发光(ECL)生物传感器用于检测葡萄糖。基于PtNFs-GOD修饰的葡萄糖生物传感器显示出了良好的性能,其检测线性范围为1.00×10^(-5)~3.00×10^(-4)mol/L,检测下限为0.33×10-6 mol/L。该生物传感器重现性、选择性与稳定性好、使用寿命较长,回收率在96.81%~100.98%之间,可应用于实际样品葡萄糖含量的检测。

基于切刻内切酶信号放大的电致化学发光DNA生物传感器的研究

利用切刻内切酶的酶切作用实现信号放大,结合量子点高效的电化学发光性能,构建了一种新型电化学发光DNA生物传感器。将捕获探针DNA(c-DNA)通过自组装的方式固定到金电极表面,后与目标DNA(t-DNA)互补杂交形成双链DNA,利用切刻内切酶Nt.Bst NBI特异性识别双链上的酶切位点(5'-GAGTC-3'),然后在c-DNA相应的切割位点(识别序列3'端后的4个碱基处)对其进行剪切,释放出目标链,参与下一轮的杂交及酶切,通过目标物的循环利用,实现信号放大。利用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-乙基-3-3-二甲基氨丙基碳化二亚胺(EDC)活化羧基化Cd Te量子点表面的羧基,与电极表面残留的c-DNA末端的氨基共价交联,通过测定捕获的量子点的电化学发光信号对目标DNA进行检测。优化后的检测条件为:c-DNA浓度1μmol/L,杂交时间60 min,Nt.Bst NBI浓度0.5 U/μL,酶切反应时间4 h。在优化条件下,目标DNA浓度在2.0×10^(-13)~2.0×10^(-11)mol/L范围内,其对数与电化学发光强度呈线性关系,检出限为7.3×10^(-14) mol/L。人体血样加标回收率为96.4%~108.0%。

贵金属纳米复合材料电致化学发光传感器在食品重金属检测中的研究进展

随着工业化的加速,重金属污染问题日益严重,对人类健康构成了巨大的威胁。近年来,各种生物传感器被广泛用于重金属检测,其中,电致化学发光传感器因其高灵敏度、快速响应和实时检测能力而受到研究者的关注。贵金属纳米复合材料因其独特的物理化学性质,在提高传感器性能方面发挥着重要作用。本文总结了基于贵金属纳米复合材料的电致化学发光传感器在重金属检测中的最新研究进展,强调了材料在提高传感器灵敏度等方面的作用,讨论了其在重金属检测中的性能表现,探讨了传感器的设计原理、特异性等,并展望了未来通过技术进步提升传感器性能以及优化微流控平台的应用,以期为食品安全检测的挑战提供更有效的解决方案。

纳米氧化硅表面自组装噻吩磺隆分子印迹材料电致化学发光免疫传感器

以噻吩磺隆(TFM)为模板,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,在纳米氧化硅(SiO_(2))表面自组装聚合TFM分子印迹膜,组建新型纳米氧化硅表面分子印迹材料电致化学发光(ECL)免疫传感器。结合扫描电子显微镜及紫外光谱分析优化了自组装的试验条件。取制备好的纳米SiO_(2) 100 mg,超声分散在50 mL无水甲苯中,迅速加入0.8 mL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTS),在氮气保护下,于130℃回流24 h,得到表面改性的纳米氧化硅产物(APTS-SiO_(2)),用无水乙醇和乙腈分别洗涤3次,干燥24 h。取20 mg APTS-SiO_(2),超声分散在50 mL乙腈中,加入TFM 0.1 mmol、MAA 0.4 mmol、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)1.6 mmol、引发剂2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)15 mg进行聚合反应,再用50 mmol·L^(-1)氢氧化钠-甲醇溶液洗脱模板分子,洗涤,离心得到中性的分子印迹材料TFM@Si-MIP。将TFM@Si-MIP的分散溶液滴加到打磨好的玻碳电极(GCE)表面,用红外灯烘干后即为TFM分子印迹材料修饰的传感器TFM@Si-MIP-ECL。组建的表面分子印迹材料电致化学发光免疫传感器结合鲁米诺体系实现了对TFM的高灵敏检测。结果表明,该分子印迹电致化学发光免疫传感器对目标分子具有较强的选择性,有效避免其他组分干扰。TFM的浓度在1.0×10^(-10)~1.0×10^(-7) mol·L^(-1)内,其对数与电致发光信号强度的对数呈线性关系,检出限(3S/N)为8.6×10^(-11) mol·L^(-1)。按照标准加入法对环境水样进行回收试验,回收率为94.1%~109%,测定值的相对标准偏差(n=7)均小于5.0%。

共反应试剂增强电致化学发光信号生物传感器

在电致化学发光(ECL)生物传感器的构建中,利用共反应试剂促进发光基团的发光效率是一种常见、方便且非常有效的方法.然而,如何更好地利用共反应试剂使其更加有效地与发光基团作用是提高该类生物传感器灵敏度的重要因素.本文结合作者课题组部分工作综述了三种共反应试剂放大ECL信号的构建:共反应试剂内置于检测底液;共反应试剂共存于电极表面;酶促生成共反应试剂,并提出了今后ECL信号放大构建的展望.

苝酐衍生物功能化空心纳米金电致化学发光铅离子传感器的研究

基于目标物循环放大策略及苝酐衍生物功能化纳米探针,构建了超灵敏的电致化学发光（ECL）传感器用于Pb2＋检测。将发卡型DNA底物链通过分子自组装固载于沉积纳米金的玻碳电极表面,当目标物Pb2＋及脱氧核酶（DNAzyme）存在时,底物链被剪切,在电极上留下单链DNA,同时释放出的Pb2＋和DNAzyme可进入下一个循环,继续对未剪切的底物链进行剪切。剪切得到的单链DNA可与辅助探针H1的一端杂交,H1的另一端可与标记有苝酐衍生物功能化空心纳米金的发夹探针H2杂交。随着Pb2＋浓度的增加,更多的信号探针被捕获,使得电极上产生的ECL信号逐渐增强。在Pb2＋不存在时,底物链不能被剪切,信号探针不能被捕获,ECL信号低。本传感器在1×10-12~1×10-6mol/L的浓度范围内对Pb2＋有良好的线性响应,检出限为1×10-12mol/L（S/N=3）。传感器对常见的金属离子表现出良好的选择性。

基于二茂铁猝灭联吡啶钌的三螺旋DNA生物传感器电致化学发光方法检测凝血酶

电致化学发光（ECL）检测，是在化学发光的基础上发展起来的一种新的分析方法，是化学发光与电化学相互结合的产物。具有高灵敏度、高选择性、易于实现连续自动分析等特点。三-（2，2′-联吡啶）钌（Ⅱ）由于具有良好的受激发特性，在电致化学发光领域也日益受到人们的重视。二茂铁及其衍生物一直是配位结构化学和无机光化学研究的重要对象，其特殊的结构和对Ru（bpy）3^2＋等光敏剂的猝灭作用对分子器件的基础研究具有重要意义。

化学发光生物传感器检测食品中生物胺总量

目的：建立快速地有效检测食品中生物胺总量的分析方法。方法用固定化的二胺氧化酶制成酶柱作为生物传感器的识别元件,将微流控芯片与化学发光仪结合作为检测元件,以鲁米诺-铁氰化钾作为化学发光体系,通过流动分析法来检测食品中生物胺的总量。结果当腐胺、组胺、酪胺浓度分别在3~500、2~100、3~200μmol/L时,线性回归方程分别为Y=17.448X+408.93、Y=88.329X+997.13、Y=45.762X+1728.2,相关系数分别为0.9966、0.9937、0.9907,检出限分别为0.7、0.5、0.5μmol/L。另外,本研究对传感器的性能进行了评价。结果显示,在最佳条件下对含有腐胺、组胺、酪胺的溶液分别测定7次,其RSD均小于8%,精密度较好；以腐胺为底物,连续通入鲁米诺和铁氰化钾溶液7次, RSD=1.66%,表现出良好的稳定性；将固定化酶保存在磷酸盐缓冲液中,每10 d测定一次酶活,持续70 d。2个月内固定化二胺氧化酶酶活仅降低了15%,保存时间较长；将传感器用于检测猪肉、鲫鱼和葡萄酒中的生物胺总量,样品中三种胺的添加回收率均在90%~94%之间,回收率较高,适合检测总生物胺。结论此传感器的综合性能良好,适用于食品中生物胺总量的快速检测。

化学发光生物传感器法测定食品中有机磷与氨基甲酸酯类农药残留

目的构建一种用于检测食品中有机磷与氨基甲酸酯类农药残留的高灵敏度生物传感器,建立一种用于测定食品中两类农药残留的新方法。方法以固定化乙酰胆碱酯酶(ACh E)为识别元件与底物碘化硫代乙酰胆碱(ATCI)特异性反应,采用微流控芯片与化学发光仪作为检测元件,以鲁米诺与铁氰化钾作为化学发光体系,通过流动注射分析法来检测农药残留。结果当有机磷类农药辛硫磷、敌敌畏、乐果浓度范围分别在0.1~10、0.08~10、0.8~15μg/m L时,相关系数分别为0.9923、0.9903、0.9904,检出限分别为0.047、0.054、0.388μg/m L;当氨基甲酸酯类农药克百威、西维因、灭多威浓度分别在0.08~15、0.1~10、0.1~10μg/m L时,相关系数分别为0.9926、0.9972、0.9944,检出限分别为0.049、0.051、0.080μg/m L。传感器性能评价实验结果显示,在最佳条件下对辛硫磷、敌敌畏、乐果、克百威、西维因、灭多威分别测定6次,结果 RSD值均小于7%,精密度较好;以碘化硫代乙酰胆碱(ATCI)为底物,连续通入鲁米诺与铁氰化钾化学发光体系6次,所得RSD值小于8%,稳定性较好;将实验制备的固定化Ach E储存于p H值为8.0的磷酸盐缓冲溶液中,每隔10 d测一次化学发光峰值,结果显示两个月内相对活力下降为23%,保存时间较长;将传感器用于测定包菜、苹果样品中的农残,添加回收率在90%~99%之间,显示精密度较好,可用于测定食品中的农药残留量。结论此生物传感器性能良好,适用于测定食品中的有机磷与氨基甲酸酯类农残。