电化学发光生物传感器研制

研 究中采用的是以多种增敏技术来提高 中性介质 中鲁米诺 电化学发光的效率，如使用无机、有机和 纳米 增敏 剂及 电极表 面修 饰等 。尤其 是证 实活 性氧 （ ＯＳ ，包括超 氧 自由基 、过氧 化氢 、羟 基 自由 Ｒ ｓ 基 等 ）是极 为有 效 的增敏剂 。其 主要 机理 是基 于 自由基 之 间 的能量 转移及 自由基湮 灭 作用 等 ，表 现 在 信 号响应 上为 电化 学发 光 的增 强或猝 灭 。研 究对 象包括 生物 小分 子 如谷胱 甘 肽 、黄 酮 、维 生素 、 尿 酸等 ；生物 大分 子 如葡萄 糖氧 化酶 、尿酸 氧化 酶 、谷丙 转氨 酶 、乳酸氧 化 酶 、Ｄ ＮＡ、蛋 白质 ；并 可 用于 研 究 Ｄ ＮＡ、蛋 白质 与 小分子 之 间 的作 用 。
（ 州 大 学 化 学 系 ，分 析 化 学 研 究 所 ，苏 州 ２ ５２ ） 苏 １ １３
文 献报 道 均强 调鲁 米诺 的 电化学发 光 （ Ｃ Ｅ Ｌ）必 须在 强碱 性介质 （ Ｏ Ｎａ Ｈ，ｐ ２ １ ） 中实 施 。 Ｈ １－ ３ 实验 发现完 全 可 以在 中性 介质 中实施其 电化 学 发光 分析 ，这 对开 展生 物 分子 的分析 是十 分有 利 的 。
本 文系 国家 自然科 学基 金 （ ｏ ２ ２ ５ ２ ， ０ ７ ０ ５ Ｎ ０ ７ ０ ５ ２ ６ ５ ５ ）资助 项 目
Ｅｍａｌｔ ｆ ｕ ａ ｄ — ｉ Ｉ ＠ｓｄ ｕｃ ：ｌ ｙ ｅ ｎ
第３ ຫໍສະໝຸດ Baidu卷
分 析 化 学 （Ｅ ＸＩ ＡＸ Ｅ） ＦＮ ＨＵ Ｕ
Ｃ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｎｙ ｃ Ｃｈ ｍｉ ｔ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ Ａｎ ｆ Ｎ ｅ ｓ ｙ ｏ ｉ ｒ
增 刊
Ｅｌ ６ ０
２０ ０ ９年 １ ０月
电化学发光生物传感 器研制
屠一锋 储海虹 吴梅笙 蔡 霞 金叶倩
小 ， 互补程 度 高则 Ｅ Ｌ猝灭 效果 显著 增 强 ， 而 Ｃ 利用 此传 感器 还 可对寡 核 苷酸 浓度及 链 聚合反 应进 程 进 行检测和 表 征 。二是 研制 了 Ｄ ＮＡ 与有机 小分子 相互 作用 的生 物传 感器 ，该传感 器 可进 一步用 于 Ｄ ＮＡ 氧化 损伤 、药 物筛 选 、药 理作用 机 理等研 究 。 基于 酶催 化 的 Ｅ Ｌ生物 传感 器 。由于氧 化还 原 酶催化 产 生过氧 化氢 ， 化还 原酶 催化底 物 氧化 Ｃ 氧 可产 生显 著 的 Ｅ Ｌ响应 ，且 由于 酶 的选择 性作 用而 具有 良好 的专 一性 。在 研 究 中，采用 纳米 材料 、 Ｃ 电聚合膜等 手段 作为 酶 的 固定 化载 体 ，研制 的酶． Ｃ Ｅ Ｌ生 物传 感器 主要 有 ：谷 丙转氨 酶 Ｅ Ｌ生物 传 Ｃ 感 器 ，将 丙酮 酸氧 化酶 等 固定在 电极 表面 ，电极对 溶 液 中谷丙 转氨 酶产 生 显著 的 Ｅ Ｌ响应 ，可进 行 Ｃ 实 时检 测 ，检 出限达 到 ００ ５ Ｌ，可 望进 一 步开 发成 临床快 速检 测手 段 。尿酸 Ｅ Ｌ 生 物传 感器 ， ． Ｕ／ ０ Ｃ 将 尿酸 氧化 酶 固定于 电极表 面 ，可 实现 对尿 酸 的快速 灵敏 检 测 ，检 出限达 到 １ 一 ｌ ０ ｍｏ／ Ｌ。乳酸 Ｅ Ｌ Ｃ 生 物传感 器 ，检 出 限达到 １。ｍｏ／ ， 因此 可 用于检 测 汗液 中乳 酸 的含 量 。研 究结 果表 明 ，对 运动 ０ ｌ Ｌ 中排 出的汗液 进行 检测 ，可 以 明确 发现 乳 酸含 量与运 动 程度有 相 关性 ，乳酸 含量 累积 的拐 点 与运动 极 点是一 致 的 ，且 与训 练有 关系 。 蛋 白质 Ｅ Ｌ传 感器 。在近 中性 介质 中 （Ｈ８０ ，蛋 白质 （ Ｃ ｐ ．） 以牛 血清 白蛋 白 ＢＳ 为模 型 ）对 鲁 Ａ 米诺 Ｅ Ｌ有 增敏 作 用 ，检 出限达 ５ ０ ｇＬ Ｃ ×１～ ／，当将 蛋 白质修 饰于 电极表 面时 ，可用 于表 征小 分子 有 机物 与蛋 白质 的相 互作用 ，研 究 了此 传 感器对 咖啡酸 的 响应 ，结 果表 明所 获得 信 号反 映 了咖啡 酸和 蛋 白质 相 互作用 的 信息 。 流动注 射分 析体 系和 一 次性 Ｅ Ｌ生物 传 感器 。构 建 了 Ｅ Ｌ ＦＡ 体 系 ，Ｅ Ｌ ＦＡ 体 系 的核心 是 Ｃ Ｃ ．Ｉ Ｃ ．Ｉ Ｅ Ｌ 池 的 设计 ，研发 了两 种结 构 的 Ｅ Ｌ ＦＡ 池 ，－ ０ 以铂 电极为工 作 电极 、带 有光 学汇 聚功 能 Ｃ Ｃ ，Ｉ －Ｔ 是 的光纤 型 Ｅ Ｌ ＦＡ 池 ，另 一种 是 以 Ｉ Ｏ玻 璃为 工作 电极 的 Ｅ Ｌ Ｆ Ａ池 ，两种检 测池 结 构简 单 、使 Ｃ —Ｉ Ｔ Ｃ ．Ｉ 用 方便 、灵 敏度 较 高 ，并均 可进 一步 进行 化学 修饰 以提 高鲁 米诺 的 Ｅ Ｌ响应 ，以此 为基础 亦 可实现 Ｃ Ｅ Ｌ 生 物传 感在 ＦＡ 体 系 中的应用 。以氧 化铟 锡 （Ｔ Ｃ 一 Ｉ Ｉ Ｏ）导 电玻璃 为工 作 电极构 建一 次性 Ｅ Ｌ生物 Ｃ 传感 器 ，具有 良好 的应 用前 景 。 此外 ，研 究 中实现 了多种方 式 的 Ｅ Ｌ测 量 ，包括 １ Ｃ ）光 强测量 方 式 ，以光 电倍 增 管作 为检测 器 件 ，灵敏度 较 高 。２ ）光谱 测 量方 式 ， 以 Ｃ Ｄ 为 检 测器件 ，可提 供 Ｅ Ｌ 光谱 信 息 ，灵 敏度 稍低 ， Ｃ Ｃ 有 利于 提供 反应 机 理 、动 力 学等信 息 。３ Ｃ ．Ｉ 测 量 ，适 合于 多样 品连 续测 量 ，提 高分 析稳 定 ）Ｅ ＬＦＡ 性 和效 率 。４ ）毛 细管 电泳 一Ｃ Ｅ Ｌ联 用 技术 ，通 过毛细 管 电泳 的高 效分 离 ，实现 混合 样 品的 分离和 高 灵敏检 测 。
Ｅ Ｌ生物 传感 器包 括 ：ＤＮ Ｅ Ｌ生物传 感 器 。将 Ｄ Ｃ Ａ— Ｃ ＮＡ （ 以小 牛胸 腺 ＤＮ Ａ， 即 Ｃ － ＮＡ 为模 ＴＤ 型 ）修 饰 于纳米 功 能化 的基体 电极 表 面 ，其 Ｅ Ｌ信 号 随修适 量有 定量 关 系 。一 是研制 了寡 核苷 酸链 Ｃ （ 度为 ２ 长 ４个碱 基 ）互补表 征 的生物 传 感器 ，随着互 补状 态 的不 同 ，传 感器 对鲁 米诺 的 Ｅ Ｌ响应 Ｃ 斜 率发生 显著 的变 化 ，有 错配 的寡 核苷 酸对 电极 的 Ｅ Ｌ响应影 响较 小 ，错 配碱 基越 多 ，猝 灭响 应越 Ｃ