钌配合物功能化聚乙烯亚胺电致化学发光材料的制备及其在免疫传感器中的应用

The introduction of coreactant into chemiluminescence (ECL) system is one of the effective ways to improve the ECL intensity. Generally, the enhancement of ECL signal is based on the molecular interactions between the coreactant and the luminophore, however, this method is still limited by the defect of low luminous efficiency. To solve this problem, this project intends to synthesize the novel functionalized polyethyleneimine (PEI) polymers as electrochemiluminescent material, which contains ruthenium complexes luminophore and amine-rich coreactive groups, possessing the advantages of high electroluminescence efficiency, well oxidation-reduction reversibility and easy labeling. Moreover, ultrasensitive electrochemiluminescence immunosensors based on the self-enhanced ruthenium complexes functionalized polyethyleneimine (PEI) polymers are constructed for the trace determination of eraly liver cancer related serum markers, such as alpha-fetoprotein (AFP), α-L-fucosidase (AFU), des-γ-carboxy-prothrombin (DCP), etc. In conclusion, this project not only realizes the synthesis of novel self-enhanced PEI polymers for the electrochemiluminescence immunosensor, but also provides a reference and inspiration for detecting other proteins, DNA and small molecules with biological active, thus providing a significant value for application of the polymer material in biomedical examination and clinical disease diagnosis.

电致化学发光体系中引入共反应剂是提高发光强度的有效途径之一。通常，发光强度的增加是通过发光体与共反应试剂两者分子间的相互作用来实现的，然而，这种方法仍存在发光效率较低的缺陷。针对这一问题，本项目拟设计合成制备多种在同一分子内既含有钌配合物电致化学发光基团又含有胺类共反应基团的新型自增强电致化学发光聚乙烯亚胺（PEI）高分子材料，使其具有电致化学发光效率高、氧化还原可逆性好、易于标记的特性。以肝癌早期诊断具有重要价值的特异标志蛋白（如，AFP、AFU、DCP等）为检测对象，采用钌配合物功能化PEI自增强电致化学发光新材料，构建新型高灵敏电致化学发光免疫传感器。本研究不仅能制备高分子电致化学发光新材料，并将其应用于肝癌特异标志蛋白电致化学发光免疫传感器的构建，同时还为其它蛋白、DNA、生物小分子的检测提供了借鉴和启发，这对拓展高分子材料在生物医学检验及临床疾病诊断的应用具有重要价值。

电致化学发光体系中引入共反应剂是提高发光强度的有效途径之一。通常，发光强度的增加是通过发光体与共反应试剂两者分子间的相互作用来实现的，然而，这种方法仍存在发光效率较低的缺陷。针对这一问题，本项目拟设计合成制备多种在同一分子内既含有钌配合物电致化学发光基团又含有胺类共反应基团的新型自增强电致化学发光聚乙烯亚胺（PEI）高分子材料，使其具有电致化学发光效率高、氧化还原可逆性好、易于标记的特性。.第一、利用双链 DNA 超夹心结构固载邻菲罗啉钌作为信号放大策略和灵敏的电致化学发光技术相结合，将大量的信号探针邻菲罗啉钌镶嵌在双链的沟槽中，从而得到一个放大的电致化学发光信号。这种放大策略有望对其他传感器的研究具有一定的借鉴作用。.第二、我们提出一种新的固载发光试剂的方法，通过简单的制备方法获得的 Ru(phen)32+@CNTs 复合纳米材料具有高效的电致化学发光效率，可能为固体电致化学发光传感器的设计研究提供一个很好的固载模式。.第三、基于 Ru-Amp 构建了一个直接灵敏的电致化学发光生物传感器用于b-内酰胺酶的检测。这种简单直接的电致化学发光的设计战略是目前生物技术和临床诊断发展的方向。.第四、继续探索新的催化发光材料和寻找新的固载发光物质的方法。我们利用水凝胶聚合反应将发光试剂 Ru 修饰在里面，再结合金纳米材料独特的优势，设计了一个新颖的发光纳米复合材料。用水凝胶作为发光试剂或者生物分子的固载基质可以为传感器的设计提供新的思路。.本项目进展情况良好，《Small》、《Nanoscale》、《Biomaterials》、《ACS Appl. Mater. Inter.》、《Chem. Commun.》和《Anal. Chem.》等上发表学术论文 40篇，影响因子皆大于 5.0；被引706次。更重要的是，有望将钌配合物功能化聚乙烯亚胺电致化学发光材料的应用范围扩宽至ECL适体传感器、ECL生物传感器、ECL成像等相关领域。