电化学发光传感器的应用研究

努尔古再丽·艾则孜

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.118

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：以体系为研究对象，其反应机理为：

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K2S2O8当作共反应物，它能有效增强电化学发光信号。ASP催化CdSe、QDs、K2S2O8反应机制为：

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S2O82-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、HIgG进行固定处理，将以辣根过氧化物酶为标记的anti-与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H2O2[7]。而H2O2作為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CdSe NC采用巯基乙酸进行保护，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。

参考文献

[1] 武静，鲁理平，康天放，等.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[J].分析测试学报，2014，33（4）：367-372.

[2] Jacqueline T.Low-temperature synthesis of CdSe nanocrystal quantum dotswz[J].Chem. Commun，2011（47）：364-366.

[3] 赵鹏.量子点电化学发光及近红外量子点在生物传感中的应用[D].湖南大学，2015.

[4] 许世超，王才富，张雪平，等.量子点-DNA电化学发光传感器的制备与表征[J].压电与声光，2017，39（2）：184-189.

[5] Hu Peng.A simple arid sensitive fluorescent sensing platform for Hg2+ ions assay based on G-quenching[J].Talanta，2011，85（1）：713-717.

[6] 魏小平，杨峰，丁璠，等.基于“G-4联体”适配子探针的电化学发光传感器检测Pb2+[J].分析化学，2014，15（7）：942-947.

[7] Huang Hai-ping，Tan Yang-Ian.DNA aptasensor for the detection of ATP based on

quantum dots Electrochemiluminescence[J]. Nanoscale，2010，2（4）：606-612.

[8] 鲁理平，许来慧，康天放，等.量子点CdS电化学发光传感器对DNA损伤研究[J].分析化学，2013，41（6）：805-810.endprint