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吖啶酯化学发光体系及毛细管电泳—化学发光联用研究

作　者: 徐秦峰
导　师: 何治柯
学　校: 武汉大学
专　业: 分析化学
关键词: 吖啶酯金纳米粒子毛细管电泳化学发光联用接口
分类号: O657.3
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

化学发光分析具有灵敏度高、仪器设备简单、操作方便、易于自动化等优点,在环境监测、药物分析、临床检验以及生命科学研究等领域有着广泛应用。但要进一步发挥其优势,则需要探索提高选择性的途径以及开发应用新的化学发光体系。近年来,纳米材料在化学发光分析中的应用越来越引起人们的关注,其对于提高化学发光反应效率和建立新的化学发光方法等具有重要意义。毛细管电泳作为一种高效分离技术,将其与化学发光联用能很好地改善化学发光检测的选择性。而设计研制使两者完美结合的联用接口,将极大地推动相关研究的快速发展。本工作从两个方面进行研究：一方面是将金纳米粒子引入吖啶酯化学发光体系,研究其超猝灭效应及其分析应用；另一方面是设计制作能同时满足毛细管电泳高效分离及化学发光高灵敏检测的联用接口。主要研究内容如下：1)采用流动注射与化学发光联用,研究了金纳米粒子与吖啶酯化学发光体系的相互作用。实验结果表明,金纳米粒子能够高效地猝灭吖啶酯的化学发光信号,其猝灭常数高达1010M-1。通过离心分离及测定反应产物的荧光光谱,推测这种高效猝灭效应可能源于金纳米粒子对吖啶酯分子强的亲和性以及激发态反应产物与金纳米粒子之间高效的非辐射能量转移。DNA修饰的金纳米粒子依然可以作为吖啶酯化学发光体系的高效猝灭剂,表明吖啶酯化学发光体系可以用于金纳米粒子作标记物的分析。2)基于金纳米粒子对吖啶酯化学发光体系的高效猝灭作用,结合非修饰的金纳米粒子对单双链DNA不同的亲和性,建立了一种化学发光均相检测特定序列DNA的新方法。当溶液中不存在目标DNA时,标记有吖啶酯的探针DNA将会吸附在金纳米粒子表面,吖啶酯与金纳米粒子的接近导致化学发光猝灭；当溶液中存在目标DNA时,探针DNA与目标DNA杂交所形成的双链结构无法吸附在金纳米粒子的表面,吖啶酯的化学发光信号得到保留。该法能够简便、快速地对目标DNA进行检测,并且能很好地区分单个碱基的错配。3)设计制作了一种基于在柱裂缝/柱端液池的毛细管电泳化学发光接口,用于实现毛细管电泳分离条件与化学发光检测条件的分别优化。在此设计中,通过在毛细管末端制作在柱裂缝用作电连接以及试剂添加装置。毛细管出口端置于柱端液池中发生化学发光反应。柱后缓冲溶液与从裂缝引入的试剂在重力的驱动下与检测池中的试剂混合产生化学发光信号。因此,此接口装置可以从裂缝以及柱端方便添加两种或多种试剂。将此接口应用于鲁米诺化学发光体系,实验结果表明,采用这种设计可以稳定地引入H202,并且无需将催化剂或氧化剂添加至分离毛细管中即可获得满意的灵敏度以及分离效率4)将在柱裂缝毛细管电泳化学发光联用接口进一步应用于吖啶酯体系。实验结果表明,在柱裂缝作为电连接,有效地隔离了反应/检测区域与高压电场,消除了化学试剂阴离子(-OH, HO2-)的反向迁移,避免吖啶酯在到达检测窗口之前被氧化或水解。通过将HNO3从在柱裂缝中引入,实现了缓冲溶液在分离完成之后及检测之前的在线调节,使分离缓冲溶液的pH不再局限在3以下。作为模型分析物,赖氨酸和肌氨酸的吖啶酯衍生物可以在pH 8.7的分离缓冲溶液中实现基线分离,其检出限为0.45 nM,理论塔板数分别为32 000-58 000和70 000-100 000。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第一章绪论  14-54
  1.1 化学发光分析法  14-15
  1.2 化学发光体系及其应用  15-27
    1.2.1 经典的化学发光体系  16-17
    1.2.2 纳米粒子参与的化学发光体系  17-24
      1.2.2.1 金属纳米粒子参与化学发光反应  17-18
      1.2.2.2 纳米粒子作为化学发光标记物  18-22
      1.2.2.3 半导体量子点参与的化学发光反应  22-24
    1.2.3 功能化核酸在化学发光分析中的应用  24-27
      1.2.3.1 适配体(aptamer)  25-26
      1.2.3.2 脱氧核酶(DNAzyme)  26-27
  1.3 仪器联用技术在化学发光分析中的应用  27-40
    1.3.1 流动注射-化学发光联用  28-29
    1.3.2 毛细管电泳-化学发光联用  29-34
      1.3.2.1 接口设计  30-31
      1.3.2.2 分析应用  31-34
    1.3.3 微流控技术-化学发光联用  34-40
      1.3.3.1 芯片电泳  35-36
      1.3.3.2 芯片上免疫反应和DNA杂交分析  36-38
      1.3.3.3 检测器的微型化  38-40
  1.4 本论文的立题思想及主要工作  40-41
  参考文献  41-54
第二章金纳米粒子-吖啶酯化学发光体系研究  54-71
  2.1 引言  54-55
  2.2 实验部分  55-57
    2.2.1 试剂  55
    2.2.2 仪器  55
    2.2.3 AuNPs的制备、表征  55-56
    2.2.4 AuNPs的DNA修饰  56
    2.2.5 实验流路设计及流动注射进样系统参数设置  56
    2.2.6 实验方法  56-57
  2.3 结果与讨论  57-67
    2.3.1 流动注射化学发光检测AE  57-60
    2.3.2 AuNPs参与的AE化学发光体系  60-64
    2.3.3 猝灭机理探讨  64-66
    2.3.4 DNA修饰的AuNPs对AE化学发光的猝灭  66-67
  2.4 结论  67-68
  参考文献  68-71
第三章金纳米粒子猝灭吖啶酯化学发光用于DNA检测  71-89
  3.1 引言  71-72
  3.2 实验部分  72-74
    3.2.1 试剂  72-73
    3.2.2 仪器  73
    3.2.3 实验流路设计与进样系统参数设置  73
    3.2.4 AE标记的DNA探针的制备  73
    3.2.5 DNA检测  73-74
  3.3 结果与讨论  74-85
    3.3.1 AuNPs猝灭AE化学发光用于DNA检测  74-75
    3.3.2 DNA检测的条件优化  75-81
      3.3.2.1 NaOH浓度的影响  75-76
      3.3.2.2 H_2O_2浓度的影响  76-78
      3.3.2.3 AuNPs浓度的影响  78-80
      3.3.2.4 NaCl浓度的影响  80-81
    3.3.3 DNA检测的响应范围  81-83
    3.3.4 单碱基错配DNA的检测  83-84
    3.3.5 AuNPs猝灭AE化学发光用于凝血酶检测  84-85
  3.4 结论  85
  参考文献  85-89
第四章设计制作基于在柱裂缝的毛细管电泳-化学发光联用接口  89-107
  4.1 引言  89-90
  4.2 实验部分  90-92
    4.2.1 试剂  90-91
    4.2.2 仪器  91
    4.2.3 在柱裂缝/柱端液池反应接口的制作  91
    4.2.4 实验方法  91-92
  4.3 结果与讨论  92-102
    4.3.1 基于在柱裂缝CE-CL接口的设计与制作  92-96
      4.3.1.1 在柱裂缝的选择  92-94
      4.3.1.2 在柱裂缝的制作  94
      4.3.1.3 反应毛细管长度  94-95
      4.3.1.4 试剂添加方法选择  95-96
    4.3.2 接口应用于luminol CL体系  96-102
      4.3.2.1 NaOH浓度的影响  97-99
      4.3.2.2 H_2O_2和K_3Fe(CN)_6浓度的影响  99-100
      4.3.2.3 高度的影响  100-101
      4.3.2.4 luminol CL体系分析性能  101-102
  4.4 结论  102-103
  参考文献  103-107
第五章毛细管电泳-化学发光联用接口在吖啶酯体系的应用  107-122
  5.1 引言  107-109
  5.2 实验部分  109-111
    5.2.1 试剂  109
    5.2.2 仪器  109
    5.2.3 在柱裂缝/柱端液池反应接口的制作  109-110
    5.2.4 氨基酸的衍生  110-111
    5.2.5 实验方法  111
  5.3 结果与讨论  111-118
    5.3.1 离线检测AE  111-112
    5.3.2 HNO_3浓度的影响  112-113
    5.3.3 H_2O_2浓度的影响  113-114
    5.3.4 NaOH浓度的影响  114-115
    5.3.5 液面高度的影响  115-116
    5.3.6 AE化学发光体系的分析性能  116-117
    5.3.7 氨基酸分析  117-118
  5.4 结论  118-119
  参考文献  119-122
附录: 作者攻读博士学位期间已发表科研成果  122-123
致谢  123

吖啶酯化学发光体系及毛细管电泳—化学发光联用研究

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