生物电分析新方法与技术研究及仪器研制

生物电分析化学是一门利用生物分子作为识别元件、通过生物反应后电极过程产生的信号的变化对未知物质进行定性、定量分析的学科.目前常用的生物识别元件有酶、核酸(包括核酸适配体)、抗体、受体等,而可供检测的信号广义上包括电流、电阻、光电流和电化学发光等.在过去5年的工作中,我们针对生命科学、临床检验和环境监测等实际应用领域,分别研究了电化学酶传感器、光电化学核酸损伤传感器和电化学发光免疫检测的原理与技术,并研制了相应的检测仪器.     

聚丙烯酸钠-Nafion包覆三联吡啶钌掺杂SiO_2纳米粒乙肝表面抗原的检测

利用Nafion与聚丙烯酸钠的混合膜包覆三联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))掺杂SiO_2纳米粒制备了用于生物标记的电化学发光纳米粒,并构建了信号放大的免疫检测探针。结合免疫磁珠构建的捕获探针,建立了乙肝表面抗原的双抗体夹心电化学发光免疫检测方法。该方法的线性范围为5.0~1000pg·m L~(-1),相关系数R~2为0.9959,最低检测限为1.73 pg·m L~(-1)(S/N=3),表现出了高达200倍浓度差的宽线性检测范围和高灵敏度。     

基于分子印迹技术的电化学发光分析

基于分子印迹技术的电化学发光分析是近几年刚刚发展起来的新型分析方法,兼具分子印迹技术与电化学发光方法两者的优点,具有高灵敏度、高选择性、可控性好、易于微型化和操作简单等特点,在生命科学、食品安全及环境监测等领域有着广泛的应用前景。本综述简要介绍了常用的电化学发光体系和基本原理,综述了近年来分子印迹电化学发光分析的主要研究进展,对不同类型分子印迹电化学分析的构建方法、原理及所构建方法的性能（包括灵敏度、选择性、检测范围和稳定性等）进行了评述。基于分子印迹技术的电化学发光分析主要可以分为三类：制备固态发光电极、非固态发光电极构建分子印迹电化学发光传感器和分子印迹固相萃取与电化学发光分析联用,其中制备固态发光电极用于构建分子印迹电化学发光传感器最有发展前景。最后,本综述也对分子印迹电化学发光分析今后的发展趋势和方向进行了展望。     

一种基于磁性石墨烯的纸基电化学发光夹心免疫分析方法

基于电化学发光及磁悬浮免疫分析策略,结合磁性石墨烯独特的物理化学特性以及纸基电极价格低廉、样品用量少的优势,建立了一种新型免疫分析方法.以人免疫球蛋白G(IgG)为分析物,采用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺/N-羟基硫代琥珀酰亚胺(EDC/NHS)法将一抗(Ab1,捕获抗体)固定在磁性石墨烯上,通过直接标记法进行二抗(Ab2,信号抗体)的电化学发光试剂标记,采用磁悬浮夹心免疫技术最大程度减少非特异性吸附,通过纸基电化学发光检测技术测定目标物的浓度.考察了捕获抗体及信号抗体的固定(标记)效果,发现采用的磁性石墨烯不仅提高了免疫物质的负载量,还可以促进电子传递,构建的磁悬浮纸基电化学发光夹心免疫分析法的电化学发光响应峰面积在0.32~1000 ng/mL浓度范围内,与IgG浓度对数值呈良好的线性关系,检出限为6.4 pg/mL.本方法可实现IgG的定量检测,在低成本、快速免疫检测领域有一定的应用前景.     

分子印迹-电化学发光技术研究进展

分子印迹-电化学发光技术具有分子印迹技术的高选择性及电化学发光技术的高灵敏性,以及发光易于调控、稳定性好、便于微型化和仪器操作简单等优点,已被广泛地应用于重金属检测、免疫传感技术、基因传感技术、酶传感技术、食品安全与药物分析等领域。该文结合本实验室的研究工作介绍了分子印迹电化学发光传感器的原理和构建思路。在此基础上,着重介绍了分子印迹电化学发光技术在食品安全与药物分析中的应用,并对其今后的研究趋势进行了展望。     

电化学发光分析的新进展

电化学发光技术作为一种新的痕量生化分析手段越来越引人注目。介绍了电化学发光基础研究的最新进展,并评述了电化学发光技术的环境分析,免疫分析,核酸杂交分析及其它生化物质测定中的一些最新应用。     

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.     

电化学发光成像技术及其在阵列传感分析和潜在指纹成像分析中的应用

电化学发光成像技术作为一种新的生化分析手段,具有设备简单、反应可控、多信息化和可视化等优点. 目前,该技术已被用于便携式、微型化、高通量的电化学发光传感器中,并取得了一系列创新性成果. 本文结合作者课题组的研究进展,简要介绍了电化学发光成像技术在阵列传感分析和潜在指纹检测中的应用,并尝试着展望了今后的发展趋势.     

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.     

免疫电化学发光

详细介绍了免疫电化学发光（ＩＥＣＬ）的基本原理和技术，评述了电化学发光在免疫分析中的应用，并进行了展望。     

AFP抗体的标记及其电致化学发光免疫分析研究

用自制的异硫氰酸异鲁米诺标记AFP抗体,标记率平均为0.40;标记的抗体免疫活性和电致化学发光效率基本不变;研究了标记反应、双抗夹心免疫反应和电致化学发光反应的条件,建立了一种测定甲胎蛋白(α-fetoprotein,简称AFP)的双抗夹心电致化学发光免疫分析新方法,并用于测定人血清中的AFP,方法线性范围为5.0～100.0ngmL,检测限为2.0ngmL,本方法与放射免疫法比较,相关性良好.     

On-chip syringe pumps for picoliter-scale liquid manipulation

On-chip microsyringes are developed by integrating parallel micro actuators and a microfluidic chip. Sliders of an Electrostatically Controlled Linear Inchworm Actuator (ECLIA) are applied to manipulate microsyringes in the nanometer range, which allows liquid control on the picoliter scale. ECLIA drives sliders in parallel with high accuracy and a large stroke. The requirements for syringe performance, such as parallel and precise liquid control, can be satisfied by the above features of ECLIA. A total volume of a few microL is manipulated at a flow rate of 19-27 pL s(-1) by the stepwise motion of ECLIA sliders in a fluidic channel. Microsyringes integrated into the driving mechanism are a key component of Micro Total Analysis Systems (microTAS) due to the possibility of on-chip integration. In addition, the proposed approach has a significant implication in MEMS in that the electrostatic micro actuator performs a physical task that affects the outside structure.     

基于量子点的电致化学发光免疫传感器研究进展

电致化学发光集成了发光和电化学分析的优点,在生物传感分析方面具有广泛的应用前景.量子点因其独特的性质成为电致化学发光的三大发光体系之一.本文综述了近年来基于量子点的电致化学发光免疫传感器的种类及其信号放大技术,并就相关研究发展方向和趋势作了初步展望.     

电化学发光及其应用

对电化学发光作了简要介绍,同时对它的各种应用如定量分析,表面分析,动力学研究,电子转移研究和发光器件应用等作了较为全面的评述。     

毛细管电泳-电化学/电化学发光及其微芯片技术

电化学和电化学发光检测法技术简单、原位和高灵敏度的特点使其能用作毛细管电泳、微芯 片毛细管电泳检测器.本文结合本实验室近年来的工作讨论了题示技术的最新进展.     

钌配合物的电化学性质及其在电致化学发光中的应用

概述了近年来国内外对钌配合物的研究,主要介绍了它们的电化学性质及其在电致化学发光中的应用。     

Enhancing the electrochemiluminescence of tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II) by ionic surfactants

The dependence of the electrochemiluminescence of Ru(bpy)3(2+) (bpy = 2,2'-bipyridine) with tri-n-propylamine as co-reactant on the anionic surfactant SDS (sodium dodecyl sulfate) and the cationic surfactants CTAX (CTA = cetyltrimethylammonium cation, X = bromide, chloride and hydrogensulfate) was studied. Both SDS and CTAX, at low surfactant concentrations below the critical micelle concentrations, enhance the electrochemiluminescence at a platinum working electrode. A further enhancement of the light emission intensity by bromide ions was observed when CTAB (B = bromide) was used-an overall 30-fold increase in electrochemiluminescence efficiency was obtained at a CTAB concentration of 0.08 mM. Voltammetric data support adsorption of surfactant molecules on the electrode surface as the cause of the enhancement of electrochemiluminescence by ionic surfactants.     

Quantitative Single-Molecule Electrochemiluminescence Bioassay

A single-molecule electrochemiluminescence bioassay is developed here which allows imaging and direct quantification of single biomolecules. Imaging single biomolecules is realized by localizing the electrochemiluminescence events of the labeled molecules. Such an imaging system allows mapping the spatial distribution of biomolecules with electrochemiluminescence and contains quantitative single-molecule insights. We further quantify biomolecules by spatiotemporally merging the repeated reactions at one molecule site and then counting the clustered molecules. The proposed single-molecule electrochemiluminescence bioassay is used to detect carcinoembryonic antigen, showing a limit of detection of 67 attomole concentration which is 10 000 times better than conventional electrochemiluminescence bioassays. This spatial resolution and sensitivity enable single-molecule electrochemiluminescence bioassay a new toolbox for both specific bioimaging and ultrasensitive quantitative analysis.     

电致化学发光抑制效应测定硫脲

在自制的ECL-1型电致化学发光仪上,用电化学发光法研究了硫脲.发现硫脲对新的酰肼类试剂6-[2,4-二羟基苯基偶氮]-2,3-二氢-1,4-酞嗪二酮(DHDHD)在Na₂CO₃-NaHCO₃-KCl体系中的电化学发光有较强的抑制效应.在0.05～5mg/L范围内,硫脲浓度的对数与发光强度有良好的线性关系.0.2mg/L的硫脲,相对标准偏差为2%.并探讨了发光机理.