金屬納米誘導(dǎo)的化學(xué)發(fā)光體系的設(shè)計(jì)及在免疫分析中的應(yīng)用.pdf

1、論文首先綜述了化學(xué)發(fā)光、化學(xué)發(fā)光免疫分析、金屬納米材料的制備和性質(zhì)及其在免疫分析中的應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。雖然化學(xué)發(fā)光的基礎(chǔ)理論和免疫分析應(yīng)用有著多年的研究歷史，但一直一來，有關(guān)化學(xué)發(fā)光的研究局限于分子和離子水平。最近，金屬納米粒子直接或者間接參與的化學(xué)發(fā)光受到了研究者的關(guān)注。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金屬納米粒子能夠作為化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的催化劑、還原劑、微尺度反應(yīng)平臺和能量接受體參與化學(xué)發(fā)光。但是，目前已經(jīng)開發(fā)的納米化學(xué)發(fā)光體系仍然十分有限，其中大部分體系的發(fā)光

2、量子產(chǎn)率較低，很難應(yīng)用于分析測定。同時(shí)，有關(guān)納米粒子可控的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的研究還鮮見報(bào)道。另一方面，隨著納米化學(xué)發(fā)光的研究發(fā)展，基于金屬納米標(biāo)記的化學(xué)發(fā)光免疫分析開始起步。目前的報(bào)道仍局限于“溶出”化學(xué)發(fā)光免疫分析方法。它需要苛刻的條件溶解金屬納米，方法復(fù)雜，難以在實(shí)際中獲得應(yīng)用。而直接利用金屬納米催化化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的非溶出化學(xué)發(fā)光免疫分析的報(bào)道卻很少見?；诖耍菊撐囊约{米金和納米鉑為研究對象，從納米的粒徑大小、分散介質(zhì)兩個(gè)角度，設(shè)計(jì)了兩

3、個(gè)納米化學(xué)發(fā)光新體系，探索了這些體系的化學(xué)發(fā)光行為、規(guī)律和機(jī)理，詳細(xì)研究了納米材料對化學(xué)發(fā)光體系的調(diào)控作用。同時(shí)，基于納米金的化學(xué)發(fā)光特性，研究了其在非溶出化學(xué)發(fā)光免疫分析中的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下： 1.發(fā)現(xiàn)小粒徑納米金(直徑小于5 nm)能夠抑制魯米諾-鐵氰化鉀體系的化學(xué)發(fā)光；而大粒徑納米金(直徑大于10 nm)能夠增強(qiáng)該體系的化學(xué)發(fā)光，其中直徑為25 nm的納米金對體系的化學(xué)發(fā)光具有最大的增強(qiáng)作用。分析了其化學(xué)發(fā)光光譜，發(fā)

4、現(xiàn)其發(fā)光體仍然為激發(fā)態(tài)的3-氨基鄰苯二甲酸根離子(AP2-)。研究了反應(yīng)前后的紫外-可見吸收光譜和X-射線光電子能譜(XPS)、魯米諾和鐵氰化鉀濃度對化學(xué)發(fā)光的影響以及納米金溶膠的熒光猝滅效率，提出了化學(xué)發(fā)光增強(qiáng)和抑制作用的可能機(jī)理。推測小粒徑納米金對化學(xué)發(fā)光的抑制作用可能源于其競爭消耗鐵氰化鉀以及對發(fā)光體AP2-具有相對較高的猝滅效應(yīng)。相反地，大粒徑納米金對該體系化學(xué)發(fā)光的增強(qiáng)作用很可能是由于納米金對魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移過程

5、具有催化作用，同時(shí)大粒徑納米金對發(fā)光體AP2-的猝滅作用相對較弱。納米金對化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的增強(qiáng)和抑制作用與其粒徑大小具有明顯依賴性，為開發(fā)新型納米化學(xué)發(fā)光增強(qiáng)劑和抑制劑提供了一個(gè)新的研究思路。 2.發(fā)現(xiàn)納米鉑和乙醇同對存在時(shí)能夠誘導(dǎo)堿性光澤精溶液產(chǎn)生廷遲強(qiáng)化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象?；瘜W(xué)發(fā)光的“誘導(dǎo)期”與注射的納米鉑濃度具有明顯的相關(guān)性。從注射到出現(xiàn)最大化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度之間的時(shí)間(Tp)與納米鉑濃度具有很好的指數(shù)關(guān)系；而最大化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與納米鉑濃度

6、之間存在良好的線性關(guān)系。利用紫外-可見吸收光譜、熒光光譜和化學(xué)發(fā)光光譜鑒定了光澤精的反應(yīng)產(chǎn)物和發(fā)光體，發(fā)現(xiàn)體系的發(fā)光體為激發(fā)態(tài)的N-甲基吖啶酮(NMA)。實(shí)驗(yàn)還對化學(xué)發(fā)光反應(yīng)過程中，光澤精及其產(chǎn)物NMA的濃度變化進(jìn)行了實(shí)時(shí)檢測。結(jié)果表明納米鉑和乙醇參與的光澤精化學(xué)發(fā)光反應(yīng)是一個(gè)自催化反應(yīng)。采用透射電子顯微鏡、XPS和核磁共振光譜(NMR)等表征手段對自催化化學(xué)發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，納米鉑在體系中作為一個(gè)全局催化劑，不僅催化乙醇氧

7、化為乙醛，同時(shí)還催化乙醛對光澤精化學(xué)發(fā)光的增強(qiáng)作用；而乙醇是納米鉑催化反應(yīng)的一個(gè)引發(fā)劑。與乙醇類似，甲醇、乙二醇和正丙醇也能與納米鉑共同作用產(chǎn)生光澤精自催化化學(xué)發(fā)光。這是首次在納米參與的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中觀察到自催化現(xiàn)象。該體系的強(qiáng)光發(fā)射有望進(jìn)一步用于生物分析和“冷光源”的構(gòu)造。 3.基于魯米諾-硝酸銀-納米金化學(xué)發(fā)光體系，建立了一種微孔板化學(xué)發(fā)光免疫分析方法測定人免疫球蛋白G(IgG)。采用聚苯乙烯微孔板同時(shí)作為免疫反應(yīng)的固相載體

8、和化學(xué)發(fā)光檢測容器。一抗(羊抗人IgG)首先包被在微孔板中，然后將抗原(人IgG)和納米金標(biāo)記的二抗先后結(jié)合到微孔板中，形成夾心式免疫復(fù)合物。標(biāo)記的納米金能夠誘導(dǎo)魯米諾和硝酸銀之間的反應(yīng)，產(chǎn)生光發(fā)射。通過凝絮實(shí)驗(yàn)確定形成穩(wěn)定的納米金-蛋白質(zhì)生物復(fù)合物所需的最小抗體濃度。實(shí)驗(yàn)還對一些化學(xué)發(fā)光檢測條件進(jìn)行了優(yōu)化，包括魯米諾溶液pH、魯米諾和硝酸銀溶液濃度等。在優(yōu)化的條件下，體系的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與人IgG濃度的對數(shù)之間存在良好的線性關(guān)系，線性范

9、圍為25～5000 ng/mL，按三倍信噪比(S/N=3)計(jì)算檢測限為12.8 ng/mL(～80 pM)。與其它報(bào)道的金標(biāo)化學(xué)發(fā)光免疫分析方法相比，該方法避免了苛刻的溶出步驟以及難以控制的合成過程，使得方法更簡單、省時(shí)、易于自動化。該化學(xué)發(fā)光免疫分析方法可望用于檢測臨床重要的生物活性物質(zhì)。 4.建立了一種基于金標(biāo)銀染的非溶出微孔板化學(xué)發(fā)光免疫分析方法測定人IgG，首先將一抗(羊抗人IgG)固載到聚苯乙烯微孔板中，然后相繼結(jié)合抗

10、原(人IgG)和金標(biāo)二抗，形成夾心式免疫復(fù)合物。標(biāo)記的納米金能夠催化對苯二酚還原乙酸銀為單質(zhì)銀，并沉積在納米金表面，之后直接采用魯米諾-過氧化氫化學(xué)發(fā)光體系進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)詳細(xì)研究了銀染時(shí)間對化學(xué)發(fā)光響應(yīng)的影響。對于不同的銀染時(shí)間，可以分別獲得增強(qiáng)和抑制化學(xué)發(fā)光響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，初步建立了增強(qiáng)和抑制兩種模式的化學(xué)發(fā)光免疫分析。實(shí)驗(yàn)分別對增強(qiáng)模式和抑制模式下的化學(xué)發(fā)光條件進(jìn)行了優(yōu)化，包括魯米諾的緩沖介質(zhì)、pH以及魯米諾和過氧化氫的濃度。在優(yōu)