電化學發光傳感器的應用研究

努爾古再麗·艾則孜

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.118

摘 要：電化學發光技術作為電化學與化學發光這兩個過程相結合的產物，它具有靈敏度高、可控性強、分析速度快等優點，得以廣泛用于各分析領域中。量子點與傳統電化學發光物質比較，其因具有獨特的電化學、光學等發光特點受到多數學者的關注，也成為電化學發光領域研究的新課題。本文以量子點電化學發光傳感器為研究視角，深入分析其在免疫檢測領域中的應用，以期為類似研究提供一定借鑒和指導。

關鍵詞：電化學發光 量子點 傳感器 工作原理 免疫檢測

中圖分類號：O646 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0118-02

電化學發光（Elect rogenerated chemilumines2cence，ECL）兼備化學發光與電化學分析的部分特點，它不僅可以克服化學分析中化學發光劑不容易保存或在某種狀態下不穩定的缺陷，也能有效解決發光試劑無法重復利用等問題，具有良好的應用前景[1]。量子點（QD）屬于準零級的納米材料，主要由部分原子組成。研究者發現，QD擁有獨特的物理及化學性質，在化學傳感、磁學等方面有廣闊的應用前景，并會隨著粒子尺寸改變其顏色、發光特性發生變化，這些特性及研究成果能為電化學發光生物傳感器提供新的思路[2]。下文針對量子點電化學發光傳感器原理及應用做一分析。

1 量子點電化學發光傳感器工作原理

電化學發光就是對包含電化學發光物質的某個化學體系施加適量的電壓，促使其產生具備電化學活性的物質，通過一系列的反應，使得這個發光物質由基態遷移至激發態，在返回穩定基態環節伴隨著發光現象的產生。量子點也稱作納米晶，它一般是由II-VI或III-V族元素組成納米顆粒，其尺寸接近或者小于激子波爾半徑，從而展現明顯的量子效應[3]。隨著納米技術的快速發展，國內外學者對于量子點電化學發光效應方面的研究不斷增多。部分半導體納米粒子也證實其具備良好的電化學發光效應，例如：CdSe、CdSe/ZnSe等。量子點之所以能夠產生電化學發光，其工作原理如下：在設定的電勢下，量子點通過氧化或還原反應，氧化態或者還原態量子點可以與溶液內具有氧化或還原性的物質發生電子轉移，以此生產激發態量子點，其能躍遷至基態時發光[4]。如：以體系為研究對象，其反應機理為：

2 量子點電化學發光器的應用

2.1 在免疫檢測方面的應用

將靈敏度較高的量子點電化學發光技術與特異性免疫反應進行結合，研究各類極易QD電化學發光免疫傳感器，與傳統面積分析技術比較小，它具有反應迅速、操作簡單等優點，為免疫檢測打開新的思路。有學者依據CdSENC/納米管—殼聚糖/硫酸銨，研發出新型電化學發光免疫檢測方法，用于檢測人體免疫球蛋白水平[5]。因該體系會出現反應性胺基，所以，它能夠當作有效的交聯劑連接生物大分子，研究結果表明，如果加入K2S2O8當作共反應物，它能有效增強電化學發光信號。ASP催化CdSe、QDs、K2S2O8反應機制為：

這種檢測結果與酶聯免疫分析檢測獲取的結果存在較大的相關。隨后，這些人把CdSe NC/Au納米顆粒/前清蛋白抗體相結合，提出無標記的電化學發光免疫傳感器，用于對人前清蛋白進行檢測，這種傳感器利用免疫復合物有效抑制CdSe NC及S2O82-反應。有學者先在金電極上對DNA探針實施固定，隨之與溶解酶結合，在電極上組成適配子-溶菌酶生物親和性復合物，并利用5-生物素修飾補鏈DNA與探針DNA在電極上完成固定，發現電化學發光信號與電極上QD量為正相關關系，與溶菌酶濃度屬于反相關關系，準確判斷溶解酶濃度[6]。有學者借助酶信號放大效應制備出具有高敏度的免疫傳感器，這些研究者先在玻碳電極上對QD、HIgG進行固定處理，將以辣根過氧化物酶為標記的anti-與出現特異性免疫相結合，引入辣根過氧化物酶能有效消除溶解氧內產生H2O2[7]。而H2O2作為量子點電化學發光的共反應物，可以有效降低發光強度。不得不說，把量子點用在電化學發光免疫檢測方面的研究已經獲取一定進展，但因量子點發光強度比常規化學試劑或生物發光物質，這種情況會在一定程度上制約其應用范圍。因此，增強量子點電化學發光強度方面的研究應受到國內外學者的重視和關注，這也是該領域研究的熱點問題。

2.2 其他檢測方面的應用

檢測血液葡萄糖對臨床診斷、治療糖尿病發揮著重要的作用。如今，用于葡萄糖檢測的方式較多，依托QD電化學發光與QD優良特性結合起來，在葡萄糖檢測方面具有良好的應用價值和前景。有學者把CdSe NC采用巰基乙酸進行保護，以此實施電化學發光檢測硫醇[8]。隨之，他們又倡導把電化學發光與酶促進反應相結合，先把受到甲狀腺球蛋白抗體保護的CdSe QD與葡萄糖氧化酶固定化起來，并加入葡萄糖，由于葡萄糖能把葡萄糖氧化酶——CdSe QD電化學發光強度明顯減弱，以此判定葡萄糖量。

多巴胺、亞硝酸鹽等物質對QD電化學發光發揮湮滅的作用，基于這種情況，新生化方法隨之建立。有學者運用亞硝酸鹽對于CdSe QD在陽極下電化學發光的湮滅作用，研發出新型檢測亞硝酸鹽的方式。與其他方法比較，這種方法具備高敏感度、線性范圍寬等特點，在實際檢測和分析中具有廣闊的應用前景。此外，量子點、納米顆粒的光學、電化學發光等方面的研究，提示這種體系可用于多個分析物或參數同時檢測的可能性。

3 結語

綜上所述，量子點作為具備電化學發光特性的納米粒子，已經在細菌檢測、免疫分析等領域得到廣泛的應用。本文針對量子點電化學發光傳感器工作原理，進一步闡述其在免疫檢測、葡萄糖檢測等方面的應用，以期為豐富研發新型電化學發光免疫傳感器研究內容提供一定指導。

參考文獻

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