纳米棒对钌联吡啶电致化学发光的影响
摘要：本论文提出了一种新型检测三磷酸腺苷的生物传感器，该传感器基于电致化学发光（ECL）——能量共振转移（RET）法和核酸剪切酶辅助的信号放大方法，具有简便、灵敏度高的优点。首先，我们在电极上组装捕获DNA，当它和二茂铁标记的适配体杂交以后，会导致发光信号的降低。当溶液中有三磷酸腺苷存在时，由于它和适配体之间高亲和能力，导致适配体从电极表面脱落，使得信号恢复。但是该方法的背景信号非常强。因此，我们在该体系中加入了核酸剪切酶，它会将电极表面的单链捕获DNA剪切，由于捕获DNA末端含有巯基，它会进一步结合金纳米棒，导致发光信号降低。因此，当没有ATP存在时，电极表面即有二茂铁，又有金纳米棒，使得发光信号发生双重猝灭，因此该方法可以有效的降低背景信号，达到高效的检测ATP的目的。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验仪器与试剂 2
1.1.1实验仪器 2
1.1.2实验药品2
1.2试验方法3
1.2.1材料的制备3
1.2.2制备生物传感器 ..3
1.2.3分析过程4
2结果与分析4
2.1双重猝灭机理用于三磷酸腺苷的检测...4
2.2生物传感器的表征4
2.3实验条件的优化5
2.3.1电沉积圈数的优化6
2.3.2捕获DNA时间的优化6
2.3.3EXOI浓度的优化6
2.3.4钌联吡啶浓度的优化7
2.4制备标准曲线7
3讨论9
3.1结论9
3.2展望9
致谢9
参考文献10
纳米棒对钌联吡啶电致化学发光的影响
引言
引言
当前，生物传感器作为一个研究热点备受关注。它的高灵敏度、低生物毒性等优点已经广泛应用于医药分析、环境监测、生物技术研究等多个领域[1]。其实在上世纪80年代才开始大范围对生物传感器展开研究，经过二三十年的进展，现在的生物传感器已经步入第
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
三阶段了。最早的第一代生物传感器通过氧将酶分子与电极上的电子相连以此测定酶促反应中底物与产物量的变化。第二代的生物传感器淘汰了氧这个天然媒介，开始采用电子媒介体连通酶上的活性中心与电极，由媒介体的电流变化反映底物的浓度增减。目前广泛使用的第三代生物传感器基于纳米材料的修饰，电子在其自身与电极上交流转移实现了信号的转换[2]。生物传感器中的关键部位是由两部分组成，即识别元件和换能器。通常选用敏感的生物大分子作为识别元件，如酶、核酸、抗原、抗体等。换能器则有压电晶体、场效应管（FET）、电极等[3]。
本实验利用电致化学发光技术将生物传感器上的生物分子的信号转换成直观的光学信号，通过观察其信号的增减变化确定电极的修饰是否组装成功。电致化学发光电致化学发光是将电学信号如电流等作用于电极表面的物质使其发生反应，生成的电活性物质之间或与体系间传递电子产生化学发光 [4]。 基于共振能量转移（RET）的电致化学发光技术（ECL）以其独特的优势，受到了科学家广泛的关注。共振能量转移是当供体的发射光谱与受体的吸收光谱相重叠时，同时它们之间的距离小于10 nm,在供体和受体之间就会发生能量转移，使得供体的发射光谱强度减小，受体的发射光谱强度增强[5]。
电致化学发光与共振能量转移相结合的方法提高了灵敏度、减少了背景噪音的干扰以及避免了提供额外激发光源，因此广泛用于构建生物传感器[6]。本实验通过捕获DNA（capture DNA）和适配体的杂交，在电极表面构建生物传感界面。同时，我们在适配体3’端标记的二茂铁（Fc），它会引起钌联吡啶ECL信号发生猝灭[7]。当溶液中有ATP存在时，由于它和适配体之间具有高亲和能力，导致适配体从电极表面脱落。此时，捕获DNA以单链形式存在，它会被EXO I消解。而双链DNA则不会被消解。当它进一步和金纳米棒孵育时，捕获DNA末端的巯基会和金纳米棒相结合，导致ECL信号发生猝灭。ATP浓度越大，电极表面结合的金纳米棒数量越少，因此，该方法可以用于ATP浓度的检测。当溶液中没有ATP存在时，由于大量的Fc标记的适配体在电极表面形成双链，同时，捕获DNA也不会被消解，导致大量的金纳米棒可以结合在电极表面。这些都使得ECL信号发生极大的猝灭。因此，该方法可以有效的降低背景信号。
1 材料与方法
1．1 实验仪器与试剂
1．1．1 实验仪器
本实验中所使用的设备如表11所示：
表11 实验仪器一览表
Table 1.1 Equipments for the experiments
仪器
型号
产地/厂家
电化学发光分析仪
MPIE
西安瑞迈分析仪器有限责任公司
pH计
PB21
德国Sartorius公司
电化学工作站
CHI 660E
上海辰华仪器有限公司
精密电子分析天平
BS(124S
北京赛多利斯仪器系统有限公司
集热式恒温磁力搅拌器
DF101S
南京科尔仪器设备有限公司
恒温振荡器
HZ9211K
太仓市华利达实验设备有限公司
台式高速离心机
TG20WS
长沙湘智离心机仪器有限公司
电化学发光曲线均由MPIE型电致化学发光检测仪测得（西安瑞迈）。电极由传统的三电极体系构成：玻碳电极（GCE）为工作电极、铂丝电极和饱和甘汞电极（SCE）分别作为对电极和参比电极。电压扫描范围：0.2 V 1.3 V。光电倍增管（PMT）电压为600V。
1．1．2 实验药品
本实验中所使用的设备如表12所示：
表12实验药品与试剂一览表
Table 1.2 Chemicals and reagents used in this study
名称
规格
产地
HAuCl4
分析纯
Sigma公司 USA
Ru(bpy)32+
分析纯
Sigma公司 USA
三正丙胺（TPA）
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
对氨基苯甲酸
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验仪器与试剂 2
1.1.1实验仪器 2
1.1.2实验药品2
1.2试验方法3
1.2.1材料的制备3
1.2.2制备生物传感器 ..3
1.2.3分析过程4
2结果与分析4
2.1双重猝灭机理用于三磷酸腺苷的检测...4
2.2生物传感器的表征4
2.3实验条件的优化5
2.3.1电沉积圈数的优化6
2.3.2捕获DNA时间的优化6
2.3.3EXOI浓度的优化6
2.3.4钌联吡啶浓度的优化7
2.4制备标准曲线7
3讨论9
3.1结论9
3.2展望9
致谢9
参考文献10
纳米棒对钌联吡啶电致化学发光的影响
引言
引言
当前，生物传感器作为一个研究热点备受关注。它的高灵敏度、低生物毒性等优点已经广泛应用于医药分析、环境监测、生物技术研究等多个领域[1]。其实在上世纪80年代才开始大范围对生物传感器展开研究，经过二三十年的进展，现在的生物传感器已经步入第
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三阶段了。最早的第一代生物传感器通过氧将酶分子与电极上的电子相连以此测定酶促反应中底物与产物量的变化。第二代的生物传感器淘汰了氧这个天然媒介，开始采用电子媒介体连通酶上的活性中心与电极，由媒介体的电流变化反映底物的浓度增减。目前广泛使用的第三代生物传感器基于纳米材料的修饰，电子在其自身与电极上交流转移实现了信号的转换[2]。生物传感器中的关键部位是由两部分组成，即识别元件和换能器。通常选用敏感的生物大分子作为识别元件，如酶、核酸、抗原、抗体等。换能器则有压电晶体、场效应管（FET）、电极等[3]。
本实验利用电致化学发光技术将生物传感器上的生物分子的信号转换成直观的光学信号，通过观察其信号的增减变化确定电极的修饰是否组装成功。电致化学发光电致化学发光是将电学信号如电流等作用于电极表面的物质使其发生反应，生成的电活性物质之间或与体系间传递电子产生化学发光 [4]。 基于共振能量转移（RET）的电致化学发光技术（ECL）以其独特的优势，受到了科学家广泛的关注。共振能量转移是当供体的发射光谱与受体的吸收光谱相重叠时，同时它们之间的距离小于10 nm,在供体和受体之间就会发生能量转移，使得供体的发射光谱强度减小，受体的发射光谱强度增强[5]。
电致化学发光与共振能量转移相结合的方法提高了灵敏度、减少了背景噪音的干扰以及避免了提供额外激发光源，因此广泛用于构建生物传感器[6]。本实验通过捕获DNA（capture DNA）和适配体的杂交，在电极表面构建生物传感界面。同时，我们在适配体3’端标记的二茂铁（Fc），它会引起钌联吡啶ECL信号发生猝灭[7]。当溶液中有ATP存在时，由于它和适配体之间具有高亲和能力，导致适配体从电极表面脱落。此时，捕获DNA以单链形式存在，它会被EXO I消解。而双链DNA则不会被消解。当它进一步和金纳米棒孵育时，捕获DNA末端的巯基会和金纳米棒相结合，导致ECL信号发生猝灭。ATP浓度越大，电极表面结合的金纳米棒数量越少，因此，该方法可以用于ATP浓度的检测。当溶液中没有ATP存在时，由于大量的Fc标记的适配体在电极表面形成双链，同时，捕获DNA也不会被消解，导致大量的金纳米棒可以结合在电极表面。这些都使得ECL信号发生极大的猝灭。因此，该方法可以有效的降低背景信号。
1 材料与方法
1．1 实验仪器与试剂
1．1．1 实验仪器
本实验中所使用的设备如表11所示：
表11 实验仪器一览表
Table 1.1 Equipments for the experiments
仪器
型号
产地/厂家
电化学发光分析仪
MPIE
西安瑞迈分析仪器有限责任公司
pH计
PB21
德国Sartorius公司
电化学工作站
CHI 660E
上海辰华仪器有限公司
精密电子分析天平
BS(124S
北京赛多利斯仪器系统有限公司
集热式恒温磁力搅拌器
DF101S
南京科尔仪器设备有限公司
恒温振荡器
HZ9211K
太仓市华利达实验设备有限公司
台式高速离心机
TG20WS
长沙湘智离心机仪器有限公司
电化学发光曲线均由MPIE型电致化学发光检测仪测得（西安瑞迈）。电极由传统的三电极体系构成：玻碳电极（GCE）为工作电极、铂丝电极和饱和甘汞电极（SCE）分别作为对电极和参比电极。电压扫描范围：0.2 V 1.3 V。光电倍增管（PMT）电压为600V。
1．1．2 实验药品
本实验中所使用的设备如表12所示：
表12实验药品与试剂一览表
Table 1.2 Chemicals and reagents used in this study
名称
规格
产地
HAuCl4
分析纯
Sigma公司 USA
Ru(bpy)32+
分析纯
Sigma公司 USA
三正丙胺（TPA）
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
对氨基苯甲酸
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
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