自增强钌配合物电致化学发光超灵敏糖尿病肾病标志物免疫传感器研究

Usually, the electrochemiluminescence (ECL) intensity of luminophores can be enhanced effectively with the aid of coreactant. However, this intermolecular reaction is still limited by the defect of energy loss or transfer, and low luminous efficiency. To solve this problem, this project intends to design and synthesize novel ECL self-enhanced luminophores containing both ruthenium complexes luminophore and amine-rich coreactive groups which could achieve the high electroluminescence efficiency via the efficient electron transport in a molecule. Furthermore, the immobilization amount of ECL self-enhanced luminophores and bio-probes could be improved by use of molecular polymerization and the self-assembled DNA nanostructures. Then, with sandwich immunoassay of double antibody the novel electrochemiluminescence immunosensors with the merits of high sensitivity and good stability could be applied for trace or ultra trace determination of markers of diabetic nephropathy, such as N-acetyl-β-D-glucosaminidase (NAG), type IV collagen (IV-c), laminin (Ln), etc. The project will focus on the molecular design and synthesis of ECL self-enhanced luminophores, the construction of the immunosensor for markers of diabetic nephropathy and the ECL enhancement mechanism of self-enhanced luminophores related to the structure characteristics. In conclusion, this project will provide a new method with high sensitivity, good stability and fast detection for biomedical examination, which may effectively improves the efficiency of disease diagnosis.

通常，借助共反应试剂可有效提高发光物质的电致化学发光强度。然而，这种分子间的作用仍存在着能量的损失或转移、发光效率不高等缺陷。针对这些问题，本项目拟设计合成在同一分子内既含有钌配合物电致化学发光基团又含有其胺类共反应基团的新型自增强电致化学发光物质，通过分子内电子高效传递作用提高发光效率；利用高分子聚合和自组装DNA纳米结构高效固载新型自增强电致化学发光物质和生物探针；并通过双抗体夹心免疫反应放大响应信号，构建灵敏度高、稳定性好的电致化学发光免疫传感器，实现对糖尿病肾病标志物（如N-乙酰氨基葡萄糖苷酶NAG、IV型胶原IV-c和层黏连蛋白Ln等）的痕量及超痕量检测。项目拟重点研究自增强电致化学发光物质的分子设计与合成、糖尿病肾病标志物传感器的构建、自增强发光物质的结构特点和发光增强的作用机制等关键问题，旨在建立一种灵敏度高、稳定性好及检测快速的生物医学检验新方法，提高疾病诊断效率。

本项目的背景：.我国糖尿病发病率增长迅速，患病率高达9.7%。糖尿病肾病是糖尿病常见的严重微血管并发症之一，因此，研究快速、灵敏的糖尿病肾病糖尿病肾病标志物的检测新方法对提高糖尿病肾病早期诊断率具有重要的临床价值和社会效益。.本项目的主要研究内容、重要结果及科学意义：.一、合成、制备和表征了一系列同一分子内含有能增强钌配合物电致化学发光的胺类共反应基团及-NH2、-COOH或-SH等端基功能化的新型功能化自增强钌配合物电致化学发光小分子化合物，研究了不同胺类反应基团对自增强钌配合物电致化学发光强度和稳定性的影响，并探讨其作用机理，建立灵敏度高、稳定性好的电致化学发光新体系。.二、采用纳米金属粒子/聚酰胺-胺型树枝状高分子（PAMAM）功能化碳纳米管复合材料作为一抗蛋白固载基质，提高抗体固载基，保持其生物活性并提高电子传导能力。以多种金属纳米材料及其修饰的功能化的石墨烯等复合纳米材料和自组装DNA纳米结构作为二抗蛋白及自增强钌配合物电致化学发光物质固定化基质，增强电致化学发光强度和稳定性。采用双抗体夹心反应及目标蛋白转换并结合各种核酸放大技术构建了多种用于电致化学发光灵敏检测糖尿病肾病标志物，如N-乙酰氨基葡萄糖苷酶NAG，IV型胶原IV-C和层黏连蛋白Ln等。.三、通过自增强电致化学发光物质合成制备、电致化学发光传感器构建及其作用机理研究，已完成本项目研究内容和目的，并取得良好的研究成果。已在国际重要的学术期刊发表了影响因子大于6.0论文25篇，其中包括1篇Chem. Sci.、15篇Anal. Chem.、4篇Chem. Commun.、3篇Biosens. Bioelectron.和2篇ACS Appl. Mater. Inter.。发表的这些论文被引用676次，单篇高达89次。培养了3名博士研究生及7名硕士研究生。