量子点电化学发光及其在生物分析中的应用

量子点作为一种新型的电化学发光体具有独特的理化性质,是电化学发光分析领域的研究热点之一.本文简要介绍了量子点电化学发光的机理,回顾了近几年来功能化量子点作为电化学发光体在免疫分析、核酸分析、适体分析、细胞表面聚糖分析等方面的应用,并对其今后的发展方向作了展望.     

量子点在电化学生物传感研究中的应用*

量子点( Quantum dots,QDs )由于具有独特的光学、电化学和电致化学发光特性已受到广泛地重视,而利用量子点构建电化学生物传感器则是量子点最有前途的应用领域之一。量子点具有的高比表面积、高表面活性及小尺寸等特性使它对外界的光、电、温度等十分地敏感,外界环境的微小改变就会迅速引起其表面或界面粒子价态和电子转移行为的显著变化,基于生物大分子引起的QDs表面电化学行为变化而构建的电化学生物传感器,其特点是响应灵敏高、速度快且选择性优良。本文对量子点的光学、电化学和电致化学发光特性作了简单介绍,并重点回顾了其在电致化学发光、免疫分析、DNA杂交、蛋白质检测、农药检测和糖类检测电化学生物传感研究中的应用。同时,对量子点在电化学生物传感研究中的应用前景及研究方向进行了评述和展望。     

CdTe-Hb聚集体的固态电化学发光检测应用

量子点电化学发光由于其自身的优点,比如低的氧化电压和广泛的分析物等引起愈来愈多的研究人员关注~([1]).但是量子点电化学发光也有明显的不足之处,比如没有常用的发光试剂Ru(bpy)3~(2+)发光信号强和稳定~([2]).因此,寻找新的方法增强量子点电化学发光信号稳定性,是当今量子点电化学发光领域的重要课题之一.     

基于核酸适体的电化学生物传感研究

核酸适体是一类经由指数富集的配体系统进化（SELEX）技术在体外筛选获得的单链寡核苷酸片段,由于具有可人工批量合成、价格低廉、易于功能化修饰、特异性强、亲和力高、免疫原性低、批间差异小、热稳定性好等优良特性,在分析化学、疾病治疗以及生物医学研究等诸多领域备受关注。结合代表性案例,该文综述了核酸适体在电化学生物传感领域的应用。首先简要概述了核酸适体及电化学适体传感器的特点,分类阐述了电化学适体传感器在小分子化合物、蛋白质、外泌体、循环肿瘤细胞（CTCs）以及病原微生物检测中的应用,并重点介绍了相关检测方法的原理、分析特性以及所应用的信号放大策略,最后对电化学适体传感器的发展进行了展望。     

电化学发光传感器在农业传感领域中的研究进展

基于电化学发光(ECL)分析法构建的电化学发光传感器具有灵敏度高、背景信号低、操作简单的优点,因此,它在农业、工业、环境、临床和食品等领域具有广泛的应用前景。 本文主要综述了电化学发光传感器检测农药残留和真菌毒素的应用及其相应的检测性能,分析了电化学发光传感器在农业传感领域的研究现状,并阐述了未来电化学发光传感器的发展趋势。     

量子点在生物体系中的光学应用

量子点（QDs）与传统染料分子相比,具有量子产率高、光学漂白低、稳定性强、尺寸可调等独特的光学特性.通过与荧光、电化学发光、荧光共振能量转移、循环伏安、差分脉冲伏安以及方波伏安等光电化学技术的联用,使得量子点在DNA、蛋白质、酶等生物分子,细胞以及活体成像中的应用越来越广.本综述简单介绍了量子点的特性及制备方法,重点讨论了其在生物体系中光学检测DNA、蛋白质及酶等生物分子,细胞分析以及活体成像中的应用,并展望了其在未来生命分析中的研究趋势与前景.     

固定化联吡啶钌电化学发光免疫分析研究进展

综述了固定化联吡啶钌[Ru(bpy)23+]电化学发光免疫传感技术的发展状况,介绍了近年来在电化学发光免疫传感领域出现的新型固相载体材料和固定方法,及其与其他分析技术联用方面的发展,并对其发展趋势进行了展望.指出电化学发光免疫分析技术在生物分子检测、药物分析及临床诊断中显示出强大的生命力.Ru(bpy)23+的电化学发光已引起广泛的关注.固定化Ru(bpy)23+电化学发光免疫分析体系具有线性范围宽、灵敏度高、装置简单、可控性强等优点,被广泛应用于分子生物学、化学、药学等领域.     

硫化镉量子点-纳米金复合颗粒电化学发光传感器研究DNA的损伤

采用电化学发光方法研究了全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)对DNA的损伤。结合量子点(Quantum dots,QDs)及纳米金(Nano gold,NG)颗粒的独特性能,制备了量子点-纳米金复合颗粒。将小牛胸腺DNA(ct-DNA)修饰在玻碳电极表面,然后修饰量子点-纳米金复合颗粒,构建了基于纳米金的量子点电化学发光传感器,研究了纳米金对量子点发光强度的增强作用,并利用该传感器进一步研究了PFOA对ctDNA的损伤作用。采用原子力显微镜(AFM)及X射线光电子能谱(XPS)技术对修饰电极的表面形态进行表征。实验结果表明,与单一的量子点电化学发光传感器相比,纳米金-量子点复合物电化学发光传感器的发光强度增大了近4倍。同时,ct-DNA经PFOA温浴作用后,电化学发光强度发生显著降低,表明PFOA导致了ct-DNA损伤。     

DNA电化学生物传感器在重金属快速检测中的研究进展

DNA电化学生物传感器是一类以DNA为敏感元件或检测对象,将核酸分子特异性识别过程中产生的信号通过换能器转化为电信号,从而实现对目标物定性或定量检测的传感器,具有响应速度快、操作简单、选择性好、灵敏度高、检测成本低等优点,实现了多领域中重金属、真菌毒素、核酸等的快速实时检测。介绍了DNA电化学生物传感器的组装单元、电化学指示剂类型,以DNA二级构型角度综述了DNA电化学生物传感器的四大类特殊结构,并汇总其在临床、中医药、生态环境保护及食品安全等领域中重金属的检测应用研究,对新型DNA电化学生物传感器的设计与其在更多领域的拓展应用提供借鉴价值。     

联吡啶钌电化学发光研究进展

联吡啶钌电化学发光在免疫分析、核酸分析、共反应物分析和适配子传感器等方面具有广泛的应用前景,成为在诸多电化学发光体系如9,10-二苯基蒽、光泽精、联吡啶钌、过氧化草酸酯、鲁米诺、石墨烯和量子点等之中近年来国际上研究最多的电化学发光体系之一.本综述对已发表的绝大多数联吡啶钌电化学发光成果加以归纳总结,简要介绍联吡啶钌电化学发光的概况,并尝试展望其今后的研究趋势.     

量子点电化学发光研究进展及展望

电化学发光因具有低背景、 高灵敏度的优势已成为当前最先进的体外诊断技术之一. 以三联吡啶钌为代表的分子型电化学发光体系虽然实现了商业化应用, 但其光学性质已无法满足电化学发光分析的发展需求. 量子点作为新一代的理想发光材料在电化学发光领域表现出巨大的应用前景. 然而, 由于对量子点电化学发光的过程和机理研究尚不充分, 目前量子点电化学发光的各项性能均有待提升. 本文聚焦于量子点电化学发光领域的关键科学问题, 在总结该领域重要研究进展的基础上, 指出光谱学、 合成化学及电分析化学等多领域学科交叉是未来量子点电化学发光研究的重要发展方向.     

离子液体在生物工程方面的研究进展

离子液体(ILs)具有不易挥发性、非易燃性、离子电导率高、物化性能稳定、电化学窗口宽、结构多样与可设计性等诸多优良特性,近年来已在电化学、生物、绿色化学等领域发挥着至关重要的作用。本文综述了ILs在生物检测方面的一些应用:作为理想的载体将目标基因或者药物运送到靶细胞中达到治疗的目的;探究ILs的毒性对生物体的影响从而达到杀灭癌细胞等特殊细胞或绿色降解的目的;利用其电催化活性好、灵敏度高等特性制成生物传感器用于电化学检测;将ILs作为核酸分离的载体,使得核酸的分离过程简化,效率提高。     

电化学和电化学发光核酸适体传感器

核酸适体具有亲合力强、选择性高、稳定性好、易于修饰等优点,广泛用于对目标物如蛋白质、小分子等的灵敏检测.电化学具有成本低、灵敏度高、仪器小巧等优点.近年来,构建基于核酸适体的电化学传感器,已经成为一个热门的研究领域.本文重点评述了2005年以来核酸适体的电化学传感器的研究进展,并展望其发展前景.     

电化学发光免疫传感技术在生物药物分析中的研究进展

随着生物及药物分析领域的不断扩展,发展高灵敏度及高选择性的分析手段以解决复杂样品体系中低浓度待测物的分析测试问题是十分迫切的需求.电化学发光分析方法由于具有线性范围宽,灵敏度高及可控性强等优点,是处理低浓度样品的有效工具.这种方法与免疫传感技术相结合,有利于实现生物体液等复杂样品中极低含量生化物质与药物的高选择性、高灵敏度检测.本文综述了电化学发光免疫传感技术的发展状况,介绍了近年来在电化学发光免疫传感中出现的新型固相载体、电化学发光探针和共反应物、以及多组分免疫传感技术等,并对其在生物药物分析中的应用情况进行了总结.     

基于DNA电化学发光传感器研究金纳米颗粒对量子点的电化学发光影响

纳米金颗粒具有高的消光系数和良好的表面等离子体共振特性, 其等离子体共振特性受纳米金颗粒的尺寸和周围环境等因素的影响. 本文基于半导体纳米晶电化学发光信号对金纳米颗粒的距离依赖性制备了DNA电化学发光传感器. 首先利用循环伏安法(CV)在玻碳电极(GCE)表面原位沉积金纳米颗粒(AuNPs), 巯基丙酸包裹的CdS量子点(QDs)与氨基修饰的双链DNA (dsDNA)通过酰胺键缩合, 形成量子点修饰的双链DNA(QDs-dsDNA). 最后将QDs-dsDNA 通过dsDNA 另一端的巯基组装到纳米金表面, 得到CdS QDs-DNA/AuNPs/GCE电化学发光传感器. 在优化电极表面QDs-dsDNA密度、金纳米颗粒沉积方法等实验条件的基础上, 对不同传感器的表面性质进行了表征, 如形貌和电化学阻抗等. 进一步通过控制纳米金和CdS QDs之间的DNA研究了纳米金对CdS QDs发光信号的影响作用. 结果显示DNA链的长度和类型对发光信号有着重要的影响. 最后将此传感器用于环境污染物的DNA损伤检测, 显示出很好的灵敏响应.     

量子点荧光传感器的设计及应用

量子点(quantum dots,QDs)是一种新型的纳米荧光材料,具有优良的光电性质,已广泛应用于荧光传感及可视化检测,可实现对靶标分子高灵敏、高特异性分析。本文主要论述了量子点的表面化学修饰,以及量子点传感的作用原理,如荧光共振能量转移、电荷转移、直接荧光传感、生物发光共振能量转移、化学发光共振能量转移以及电化学发光,利用这些原理设计出不同的荧光传感器,并应用于不同分子或离子的可视化检测。同时对量子点的荧光传感存在的问题及挑战进行了总结,并提出量子点荧光传感将向生物相容性好、细胞或生物体内实时可视化检测、复杂体系中进行多靶标同时检测以及量子点的逻辑运算等方向发展。     

基于共价有机框架的电化学生物传感器在生物样品检测中的应用

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一种具有纳米级结构有序性的二维或三维有机结晶材料, 具有高度周期性和可修饰性等结构优点. 基于COFs制备的电化学生物传感器具有灵敏度高、特异性强、重复性好等特点, 在检测生物样品方面具有广阔前景. 本综述简要概述了COFs的合成方法与策略、电化学生物传感器的介绍与分类以及COFs在电化学生物传感检测生物样品领域的应用. 最后本综述对COFs材料在生物传感领域的技术瓶颈与未来的发展方向进行了总结与讨论.     

碳量子点上转换材料的制备及其应用研究进展

碳量子点(CQD)具有化学惰性,生物相容性和低毒性等优势,可能在能源、生物医药等领域得到广泛的应用. CQD可通过表面被聚合物(例如PEG)钝化而表现出很强的光致发光特性.在生物成像,疾病检测和药物输送中使用表面钝化后的功能化生物分子更为有效.并且碳材料由于其优异的电化学性能还展现出在催化、电子器件等许多领域广泛的应用前景.我们将对近年来碳量子点发光材料的研究进行总结,并讨论碳量子点在能源、环境和其他一些领域的应用.     

南京大学鞠熀先研究组近期的研究成果介绍

量子点的电致化学发光(ECL)技术集成了发光分析的高灵敏度和电化学分析的电位可控性的优点,已成为分析化学工作者十分感兴趣的研究领域之一。最近,南京大学生命分析化学教育部重点实验室鞠熀先研究组对量子点的阴极和阳极ECL性质进行了深入地研究,探讨了发光机理,并成功地将其应用于生物分析和实际样品的检测。图1裸电极和QDs膜修饰石墨充蜡电极在氧气饱和的磷酸缓冲溶液(pH7.0)中的循环伏安(a,b)和ECL(c,d)曲线该研究组于2004年提出第一支量子点水相电致化学发光传感器,并用于H2O2检测(Anal.Chem.2004,76:6871~6876)。通过构建仿生…     

核酸等温扩增技术在电化学生物传感器中的应用

生物分子检测在临床诊断、基因治疗、基因突变分析等方面变得日益重要,因而,建立简单、快速、灵敏的检测方法具有重要意义。近年,电化学生物传感器因其简单、便携、易操作、成本低等优势在生物分子检测的研究中备受关注。为了提高检测方法的灵敏度,不同的核酸等温扩增技术被应用于电化学生物传感器的构建中。本文简单介绍了电化学生物传感器的工作原理,着重综述了几种主要应用于电化学传感器中的核酸等温扩增技术,同时比较了各方法的优缺点。