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基于Mn~(2+)掺杂稀土纳米粒子电化学发光能量转移体系的构建及应用研究

高妮  
【摘要】:电化学发光是指由电极反应引起发光体分子跃迁至激发态,并回到基态过程中产生的一种光辐射。因成本低,仪器简单,可控性强等优点引起了极大的关注。作为电化学发光材料,稀土上转换纳米材料毒性低,电化学发光强度可观,阴极信号稳定等富有吸引力的化学和光学特性,使得其在生物分析方面具有广泛的应用前景。本文制备了红色发光的NaYF_4:Yb,Er/Mn和近红外区发光的NaYF_4:Yb,Tm/Mn稀土上转换纳米粒子(UCNPs),结合电化学发光,共振能量转移,抗原抗体特异性识别等技术手段,构建了一系列灵敏的,特异性的,稳定实用的方法用于生物分析检测。(1)通过水热法合成发光性能好,形貌均匀的红色发光NaYF_4:Yb,Er/Mn UCNPs。利用配体交换法对上转换纳米粒子的表面进行改性,使其带有羧基官能团且在水相中分散性好,随后修饰甲胎蛋白(AFP)抗体1作为能量供体。最大吸收波长在635 nm且修饰有AFP抗体2的金纳米棒(GNRs)作为能量受体。两者构建基于电化学发光共振能量转移原理的生物传感器对AFP进行测定。在最优条件下,测定AFP的线性范围为:7.50-938 pg/mL,检出限为7.20 pg/mL。(2)合成高发光效率的近红外区发光NaYF_4:Yb,Tm/Mn UCNPs,对其表面进行聚丙烯酸修饰及生物偶联人体前列腺抗原抗体作为能量供体,最大紫外吸收波长为798 nm的GNRs作为体系的能量受体,构建发光共振能量转移体系。利用抗原抗体特异性识别,高灵敏检测目标物—人体前列腺抗原,测定范围为:3.75-938 pg/mL,检出限低至3.16 pg/mL。(3)将羧基功能化的NaYF_4:Yb,Tm/Mn UCNPs连接一段特定序列的核酸适配体,GNRs连接另一段核酸适配体。加入凝血酶(TB)后,核酸片段与TB特异性结合,形成三明治结构,拉近UCNPs与GNRs之间的距离,发生电化学发光共振能量转移,实现对TB的检测。线性范围为25.7-3.75×10~(3)pM,检出限为24.0 pM。


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