电化学发光生物传感现场检测方法研究

Point-of-care testing (POCT), or bedside testing is defined as medical diagnostic testing at or near the point of care—that is, at the time and place of patient care. It has enormous social needs, but the current methods have the problems of complex operation and limited testing items. The aim of this project is to develop next-generation POCT methods incorporating smart phone camera as a detector with highly sensitive electrogenerated chemiluminescence (ECL) biosensing system. It is proposed to synthesize and study new ECL substances such as cyclometalated Iridium complexes and gold nano-clusteres with high efficiency and low potential and good water-solubility; to design and fabricate separation system in thin ECL cell for biological reaction and electrochemical detection based on capillary action, Siphon, or different nano-aperture membrane; to develop the ECL biosensing systems for mobile phone detection; to establish enhancement ECL signal strategy, and coupling and signal transmission and data reading method of mobile phone and ECL biosensing system; to develop several new system and POCT methods for the detection of major clinical significance compounds using smart phone mobile. The project will promote the development of POCT research, providing a new generation and user-friendly POCT methods and devices for clinical testing, especially in developing countries, with important scientific and social benefits.

现场检测（也称护理点检测，Point of Care Testing，POCT）具有巨大的社会需求,但目前的方法存在操作复杂和检测项目有限等问题。本项目创新性提出以高灵敏度电化学发光生物传感为基础,以智能手机拍照进行检测信号收集，发展新一代用户友好的POCT方法。拟合成和研究高发光效率低发光电位和水溶性好的环化铱金属配合物和纳米金团簇电化学发光新物质；研制将生物反应与电化学发光检测区域分置、基于毛细作用、虹吸作用或不同纳米孔径隔膜的薄层电化学发光池；研究适用于手机检测的电化学发光生物传感器系统；研究建立电化学发光信号增强策略；研究手机与电化学发光生物传感器系统的耦合方式和信号传输及数据读出方法；建立几种具有主要临床意义的手机型电化学发光生物传感新系统和新方法。该项目将促进POCT研究的发展，为临床检测特别是发展中国家人们身体健康检查提供新器件和新方法，具有重要的科学意义和社会效益。

现场检测（也称为即时检测，POCT）具有巨大的社会需求，但目前报道的现场检测方法存在操作复杂、检测项目有限以及电化学发光物质较少等问题。针对这些问题，本项目围绕电化学发光生物传感现场检测新方法研究开展工作，研究内容主要集中在电化学发光新物质合成、检测新平台构建和生物传感新策略新方法建立三个方面。1）在电化学发光新物质合成研究方面，主要研究了可插入磷脂的钌联吡啶配合物、具有化学识别基团的环铱金属配合物、羧基-鲁米诺和近红外荧光探针，以及发光纳米探针的设计和合成及其分析应用。合成了1种可插入磷脂膜的钌联吡啶新配合物、5种具有识别功能的环铱金属配合物电化学发光探针、3种纳米发光探针和3种近红外荧光探针；2）在电化学发光生物传感检测平台研究方面，主要研究了基于毛细作用进样的无泵流通电化学发光检测平台、侧流试纸型检测平台、基于免疫磁珠的磁性电极免分离免冲洗检测平台的设计和制作；研制了普通电池供电手机检测电化学发光信号的检测模式和纳米电极。设计制作了2种免疫磁珠电化学发光检测平台、2种智能手机检测电化学发光流通池、1种侧流发光免疫试纸和3种纳米电极；3）在电化学发光生物传感新策略新方法研究方面，提出并发展了通用型传感界面和通用型电化学发光探针的测定新策略、免冲洗无需分离的电化学发光生物传感新策略、基于膜限制高效猝灭-特定切割信号增强测定蛋白酶的电化学发光传感新策略，免信号物质标记目标物诱导邻近杂交电化学发光免疫分析新策略、负反馈模式细胞电化学发光成像新策略，建立了18种简单快速高灵敏度电化学发光生物传感分析新方法。在Analytical Chemistry (7篇)等学术期刊发表论文22篇，获批国家发明专利1项。本项目研究成果为临床生物标志物的电化学发光现场检测提供新试剂、新器件和新方法，将极大地促进即时检测方法研究的发展，具有重要的科学意义和社会效益。