基于新型钌配合物纳米材料的电致化学发光生物传感的研究

This project will concentrate on developing novel electrochemiluminescent reagent with high performance. To realize this aim, anion within phenyl frame will be related to Ru compound, based ionic bond, to form novel complex to improve the stability of redox intermediate, and the stability of the reagent and photoluminescence quantum yield will be improved simultaneity. Different micro images will be performed by changing the synthetical conditions. The relationship between microimages and chemiluminescence capability will be investigated, based on which complex with highest luminescent efficiency will be screened out. And then, complex with highest efficiency will be modified on the electrode, and used for analyses of DNA hybridization. We believe that the progresses achieved in this project will help us to develop novel ruthenium bipyridine complex, and promote the development of sensors with high performance used for life science.

本项目拟通过离子键作用将含苯环结构的大阴离子与钌联吡啶配合物组装成新型的电致化学发光试剂，提高发光体氧化还原中间态的稳定性，进而提高发光试剂的电致化学发光量子产率和稳定性。项目将通过控制合成条件获得不同微观结构的新型发光配合物，考查其形貌结构与发光性能的关系，筛选出具有最优发光效率的新型钌联吡啶配合物。随后将优化的钌联吡啶配合物修饰电极用于DNA杂交效率的监测。研究成果将为发展高稳定性、高发光强度的新型钌联吡啶配合物提供思路，对高灵敏生命传感的研究有一定的推动作用。

电致化学发光是利用电化学反应形成激发态发光体而发光的一种分析技术，该技术集成了发光分析的高灵敏性和电化学的可控性优点，已成为强大的生物化学分析手段。若能解决电化学发光试剂的固定化问题，将为便携式电化学发光传感器的开发带来很大的希望。本组将含有钌联吡啶的缓冲溶液与氟硅酸铵溶液混合，形成前躯体溶胶溶液，在工作电极上施加一还原电压（流）使溶液中的水被电化学还原生成氢氧根离子和氢气。在电极表面生成的氢氧根离子催化氟硅酸根水解生成二氧化硅膜，溶液中的钌联吡啶同时被固定于生成的多孔二氧化硅膜中。而氢气泡作为膜形成的动态模板，促使其形成稳定的三维多孔结构。这样的结构有利于待分析物在凝胶膜内的扩散与输运，提高分析响应速度与分析灵敏度。纳米金除了拥有较大的比表面积，还能与带相反电荷的钌联吡啶离子结合，降低能垒增强发光。在二氧化硅膜中掺入金胶纳米粒子，以此提高膜的导电性，以期尽可能地使包埋的钌联吡啶均能在电极表面发生电子转移，提高钌联吡啶发光试剂的利用率和所建立的固相ＥＣＬ传感器的灵敏度。所提出的一步包埋法可用于各种功能分子或粒子在电极界面的同时组装，因而，能用于多种传感器或生物燃料电池的构建。另外，提出了基于离子对作用合成新型四苯硼酸化钌联吡啶电致化学发光试剂的方法，并利用紫外、核磁、荧光等手段进行表征，该配合物在离子液体中表现出良好的电化学稳定性和电致化学发光性质，共发光物三正丙胺（TPA）能有效地提高体系的发光信号，为构建有机相传感器提供了新的电致化学发光试剂。