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1、电致电致化学发光与生物传感化学发光与生物传感第一部分第一部分 绪论绪论 1.1 电致化学发光电致化学发光(ECL)是是电电极极产产物物之之间间或或产产物物与与体体系系中中某某组组分分进进行行化化学学反反应应所所产产生生的的一一种种光光辐辐射射，是是将将电电化化学学和和化化学学发发光光结结合起来的一种分析技术。合起来的一种分析技术。电致化学发光分析的电致化学发光分析的特点特点(1)(1)高灵敏度、高选择性、高灵敏度、高选择性、线性范围宽、线性范围宽、抗干扰能力强。抗干扰能力强。(2)(2)可同色谱和电泳技术联用，实现对复杂组分的灵敏、准确检测。可同色谱和电泳技术联用，实现对复杂组分的灵敏、准确检
2、测。(3)(3)可进行原位现场分析。可进行原位现场分析。(4)(4)可对发光强度和电解电流同时测定。可对发光强度和电解电流同时测定。传统的电致化学发光体系传统的电致化学发光体系（1）聚芳香族碳氢化合物（）聚芳香族碳氢化合物（PAH）（2）阴极发光体系）阴极发光体系（3）酰肼类化合物，其代表物是）酰肼类化合物，其代表物是鲁米诺鲁米诺。（4）无无机机金金属属配配合合物物或或螯螯合合物物，其其代代表表物是物是Ru(bpy)32+。电致化学发光的分析应用电致化学发光的分析应用有机分析无机分析生物芯片免疫分析核酸杂交分析药物及生化分析电致化电致化学发光学发光半导体纳米材料的电致化学发光半导体纳米材料的电
3、致化学发光（1）纳米材料辅助电致化学发光纳米材料辅助电致化学发光 TiO2,Au,碳纳米管等，如在金电极表面沉积上纳米金胶颗粒以后，可碳纳米管等，如在金电极表面沉积上纳米金胶颗粒以后，可以明显增强鲁米诺的发光效率以明显增强鲁米诺的发光效率。（2）纳米材料的直接电致化学发光纳米材料的直接电致化学发光 Si,Ge,CdSe,CdTe,CdSe/ZnSe,CdS等等半导体纳米材料的电致化学发光半导体纳米材料的电致化学发光 氧氧氧氧化化化化态态态态与与与与还还还还原原原原态态态态自自自自由由由由基基基基离离离离子子子子之之之之间间间间发生湮灭反应发生湮灭反应发生湮灭反应发生湮灭反应 R+eR+e-RR
4、-R Re e-RR+R R+R+R-RR*+R+R R R*R+h R+h电致化学发光的原理电致化学发光的原理电致化学发光的原理电致化学发光的原理电电电电极极极极产产产产物物物物同同同同溶溶溶溶液液液液中中中中氧氧氧氧化化化化还还还还原原原原剂剂剂剂发发发发生电子转移反应生电子转移反应生电子转移反应生电子转移反应 A+eA+e-AA-A Ae e-AA+A A+RA+RA*+O+O A A-+OA+OA*+R+R 1.2 半导体纳米晶在生命分析中的应用半导体纳米晶在生命分析中的应用(1)生物大分子之间的生物大分子之间的荧光探针识别荧光探针识别(2)荧光标记与荧光标记与细胞成像细胞成像(3)生
5、物组织的荧光成像和生物组织的荧光成像和活体观察活体观察(4)基于基于荧光能量转移荧光能量转移的的QDs在生物大分子相互作在生物大分子相互作 用中的应用用中的应用 (5)QDs用于用于电化学分析传感电化学分析传感中。中。细胞荧光标记与成像细胞荧光标记与成像(a)Absorbance spectra;(b)Emission spectra;(c)different colors of QDs;(d)imaging of the same cell labeled with different QDs 生物组织的荧光成像和活体观察生物组织的荧光成像和活体观察 量子点在体成像量子点在体成像 (a)(a
6、)量子点动物活体实验流程，量子点动物活体实验流程，(b)(b)量子点在活量子点在活体动物内的多色标记成像体动物内的多色标记成像基于荧光能量转移的基于荧光能量转移的QDS在生物大分子中的应用在生物大分子中的应用 FRET FRET between between Cy5 Cy5 acceptors acceptors and and a a QD QD donor donor in a nanosensor assemblyin a nanosensor assembly1.3 生物传感器的概述生物传感器的概述生生物物识识别别元元件件 (Bioreceptor)换换能能器器(Transducer
7、)生物传感器生物传感器免疫传感器免疫传感器DNA 传感器传感器酶传感器酶传感器组织传感器组织传感器微生物传感器微生物传感器 电化学生物传感器电化学生物传感器光学生物传感器光学生物传感器场效应晶体管生物传感器场效应晶体管生物传感器热敏电阻式生物传感器热敏电阻式生物传感器压电晶体式生物传感器等压电晶体式生物传感器等 电致化学发光电致化学发光(ECL)生物传感器生物传感器 1 1、在在电电化化学学发发光光的的研研究究中中，通通过过化化学学修修饰饰的的方方法法将将直直接接或或间间接接参参与与化化学学发发光光反反应应的的试试剂剂固固定定在在电电极极上上而而构构建建的的一一类类实实验验装装置置称称为为电电致化学发光（致化学发光（ECL）传感器。）传感器。2、分类：、分类：免疫传感器、免疫传感器、酶传感器酶传感器 和和 DNA传感器等。传感器等。3、特点：、特点：灵敏度高、线性范围宽、选择性好。灵敏度高、线性范围宽、选择性好。开开发发半半导导体体纳纳米米晶晶的的ECL特特性性，发发展展新新型型的的ECL生生物物传传感感器器，具具有非常重要的意义。有非常重要的意义。