电化学发光传感器的应用研究

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.30.118

电化学发光传感器的应用研究

努尔古再丽·艾则孜

(和田师范专科学校 新疆和田 848000)

摘 要:电化学发光技术作为电化学与化学发光这两个过程相结合的产物，它具有灵敏度高、可控性强、分析速度快等优点，得以

广泛用于各分析领域中。量子点与传统电化学发光物质比较，其因具有独特的电化学、光学等发光特点受到多数学者的关注，也成为电化学发光领域研究的新课题。本文以量子点电化学发光传感器为研究视角，深入分析其在免疫检测领域中的应用，以期为类似研究提供一定借鉴和指导。

关键词:电化学发光 量子点 传感器 工作原理 免疫检测

中图分类号:O646 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)10(c)-0118-02

电化学发光(Elect rogenerated chemilumines2cence,ECL)兼备化学发光与电化学分析的部分特点，它不仅可以克服化学分析中化学发光剂不容易保存或在某种状态下不稳定的缺陷，也能有效解决发光试剂无法重复利用等问题，具有

良好的应用前景[1]

。量子点（QD）属于准零级的纳米材料，主要由部分原子组成。研究者发现，QD拥有独特的物理及化学性质，在化学传感、磁学等方面有广阔的应用前景，并会随着粒子尺寸改变其颜色、发光特性发生变化，这些特性及研究成果能为电化学发光生物传感器提供新的思路[2]。下文针对量子点电化学发光传感器原理及应用做一分析。

1 量子点电化学发光传感器工作原理

电化学发光就是对包含电化学发光物质的某个化学体系

施加适量的电压，促使其产生具备电化学活性的物质，通过一系列的反应，使得这个发光物质由基态迁移至激发态，在返回稳定基态环节伴随着发光现象的产生。量子点也称作纳米晶，它一般是由II-VI或III-V族元素组成纳米颗粒，其尺寸接近或者小于激子波尔半径，从而展现明显的量子效应[3]。随着纳米技术的快速发展，国内外学者对于量子点电化学发光效应方面的研究不断增多。部分半导体纳米粒子也证实其具备良好的电化学发光效应，例如：CdSe、CdSe/ZnSe等。量子点之所以能够产生电化学发光，其工作原理如下：在设定的电势下，量子点通过氧化或还原反应，氧化态或者还原态量子点可以与溶液内具有氧化或还原性的物质发生电子转移，以此生产激发态量子点，其能跃迁至基态时发光[4]。如：以22O H QDs −体系为研究对象，

其反应机理为：−

•→−+s QD e QDs −•−•++→+OH OH QD O H QDs s 22+

•−•+→+QD OH OH QDs ∗+•−•+→+QDs QD QD QDs s hv

QD QDs +→∗s 2 量子点电化学发光器的应用

2.1 在免疫检测方面的应用

将灵敏度较高的量子点电化学发光技术与特异性免疫反应进行结合，研究各类极易QD电化学发光免疫传感器，与传统面积分析技术比较小，它具有反应迅速、操作简单等优点，为免疫检测打开新的思路。有学者依据CdSENC/纳米管—壳聚糖/硫酸铵，研发出新型电化学发光免疫检测方法，用于检测人体免疫球蛋白水平[5]。因该体系会出现反应性胺基，所以，它能够当作有效的交联剂连接生物大分子，研究结果表明，如果加入K 2S 2O 8当作共反应物，它能有效增强电化学发光信号。ASP催化CdSe、QDs、K 2S 2O 8反应机制为：

e CdS →+−ne NCs +

•−282-e n O S CdS •

+•+→+

−−273424273NH H RC SO SO NH H NC −∗−+→•+•24

4-e e SO CdS SO CdS hv

CdS CdS +→∗e e 这种检测结果与酶联免疫分析检测获取的结果存在较

大的相关。随后，这些人把CdSe NC/Au纳米颗粒/前清蛋白抗体相结合，提出无标记的电化学发光免疫传感器，用于对人前清蛋白进行检测，这种传感器利用免疫复合物有效

抑制CdSe NC及S 2O 82-反应。有学者先在金电极上对DNA 探针实施固定，随之与溶解酶结合，在电极上组成适配子-溶菌酶生物亲和性复合物，并利用5’-生物素修饰补链DNA与探针DNA在电极上完成固定，发现电化学发光信号与电极上QD量为正相关关系，与溶菌酶浓度属于反相关关系，准确判断溶解酶浓度[6]。有学者借助酶信号放大效应制备出具有高敏度的免疫传感器，这些研究者先在玻碳电极上对QD、HI g G进行固定处理，将以辣根过氧化物酶为标记的a nt i-HIgG -i 与HIgG 出现特异性免疫相结合，

引入辣根过氧化物酶能有效消除溶解氧内产生H 2O 2[7]

。而H 2O 2作为量子点电化学发光的共反应物，可以有效降低发光强度。不得不说，把量子点用在电化学发光免疫检测方面的研究已经获取一定进展，但因量子点发光强度比常规化学试剂或生物发光物质，这种情况会在一定程度上制约其应用范围。因此，增强量子点电化学发光强度方面的研究应受到国内外学者的重视和关注，这也是该领域研究的热点问题。2.2 其他检测方面的应用

检测血液葡萄糖对临床诊断、治疗糖尿病发挥着重要的作用。如今，用于葡萄糖检测的方式较多，依托QD电化学发光与QD优良特性结合起来，在葡萄糖检测方面具有良好的应用价值和前景。有学者把Cd S e NC采用巯基乙酸进

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了创造人与自然和谐发展的英雄;也有史诗以拟人化的手法赞颂自然，让自然在诗篇中展现如人一般的喜怒忧愁;更有想象力丰富的蒙古人，用敬畏之心勾勒出心中的大自然，为自然穿上幻想的外衣。

蒙古人的生活方式决定了其受自然大恩，从自然的恩赐中获得发展的力量，而在创作中，蒙古人怀揣这对自然的敬畏，以己度自然，让自然如同有了灵魂一般，其形象愈加丰富。

3 蒙古族传统生态观的现实意义

蒙古文化中的自然观念历史悠久，其根源是古代蒙古族游牧和捕猎的生产活动，其中人与自然和谐统一的观念值得当代人借鉴。人类想要有更长远的发展就必须摒弃对环境的掠夺和破坏，这种敬畏自然心态、尊重自然的理念如果运用到当代的工业生产中去，可以减轻生态危机。

现代社会，由于科技高速发展，人类改造世界的能力越来越强，对自然的蔑视也越来越肆无忌惮，于是，生态危机逐渐逼近，人类的钢筋水泥森林越来越繁荣昌盛，而自然恩赐的天然森林却在渐渐远离人们的生活。学习引用蒙古民族人与自然和谐统一的理念，可以转变发展的观念，把资源掠夺式、环境污染式的生产方式转变资源节约型环境友好型的新发展模式。这需要整个世界认识到人与自然的关系，并且处理好这种关系。

在古老的游牧与捕猎文化中蕴含着最为先进的可持续发展的理念，两种理念是相通的，其思想的运用不仅仅是在生产领域，生活领域也是这样。在古老的蒙古族文化中，破坏自然、浪费资源是要受到惩罚的，珍爱自然的恩宠对于这个民族来说，是融在血脉里的观念，他们代代传承这些理念，有着独到的礼教与仪式，这些源于宗教的仪式在外族人面前展现出强大的魅力。其中的人文色彩和神秘色彩，对于有着强烈猎奇心理的年青一代来说，有着强大的吸引力。无论是在旅游产业中开发这些文化财富，或是直接以文化产品的形式，让年轻一代穿越时空感受到这种古老的智慧，都能在物质和精神双重层面上开发出这种古老智慧的价值。

然而，受到历史的局限性，蒙古族的思想观念中并不是尽善尽美的，单纯地复刻这些古老的文明有着一定的负面作用，这就需要开发者结合时代需求，去粗取精地挖掘蒙古文化的内涵，让这古老而神秘的文化在新的时期更加熠熠生辉。

4 结语

蒙古族的生态观念与当代的可持续发展观念如出一辙，具有明显的科学性，对于当代的生产生活有着一定的指导意义，神秘而古老的文化外衣给这些传世的智慧增添了神圣的魅力，这样的文化对于青年一代有着强大的吸引力，这使得蒙古族的生态观念开发的可能又大了许多。然而，任何的文化都有自身的局限性，开发蒙古族的生态观念需要去粗取精。

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行保护，以此实施电化学发光检测硫醇[8]。随之，他们又倡导把电化学发光与酶促进反应相结合，先把受到甲状腺球蛋白抗体保护的CdSe QD与葡萄糖氧化酶固定化起来，并加入葡萄糖，由于葡萄糖能把葡萄糖氧化酶——CdSe QD 电化学发光强度明显减弱，以此判定葡萄糖量。

多巴胺、亚硝酸盐等物质对QD电化学发光发挥湮灭的作用，基于这种情况，新生化方法随之建立。有学者运用亚硝酸盐对于CdSe QD在阳极下电化学发光的湮灭作用，研发出新型检测亚硝酸盐的方式。与其他方法比较，这种方法具备高敏感度、线性范围宽等特点，在实际检测和分析中具有广阔的应用前景。此外，量子点、纳米颗粒的光学、电化学发光等方面的研究，提示这种体系可用于多个分析物或参数同时检测的可能性。

3 结语

综上所述，量子点作为具备电化学发光特性的纳米粒子，已经在细菌检测、免疫分析等领域得到广泛的应用。本文针对量子点电化学发光传感器工作原理，进一步阐述其在免疫检测、葡萄糖检测等方面的应用，以期为丰富研发新型电化学发光免疫传感器研究内容提供一定指导。

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