[发明专利]铱纳米棒、复合纳米探针、ECL比率型生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及农药检测技术领域，具体而言，涉及铱纳米棒、复合纳米探针、ECL比率型生物传感器及其制备方法和应用。铱纳米棒为将铱配合物羧基功能化后形成的纳米棒。通过将铱配合物羧基功能化，制备得到具有高发光效率的水溶性铱纳米棒。结合该铱纳米棒和量子点，特别是硫化镉量子点，形成双信标复合纳米探针，用于构建ECL比率型生物传感器。双功能试剂H₂O₂对铱纳米棒和量子点的ECL信号的相反作用使得该比率检测具有低的检测限。铱纳米棒在水溶液中优异的溶解性和高的ECL效率极大地扩展了Ir(Ⅲ)配合物的应用。双信标复合纳米探针和H₂O₂的结合将提供一个新的比率ECL平台。

技术领域

本发明涉及农药检测技术领域，具体而言，涉及铱纳米棒、复合纳米探针、ECL比率型生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

电致化学发光(ECL)作为一种结合了电化学和化学发光的新型分析技术，具有简单，快速，灵敏，可控性强等优点，在研究领域和工业领域都具有巨大的发展势头。

对于ECL检测，ECL发光体的选择是至关重要的。在各种发光体如有机小分子、有机聚合物、无机纳米材料和过渡金属络合物，其中，Ir(III)和Ru(II)配合物因其良好的氧化还原稳定性和长的发光寿命成为ECL领域的主流。与Ru(II)配合物相比，Ir(III)配合物不仅具有更高的量子产率，而且可通过改变配体结构来调节其电化学性质和发射波长，从而为构建电位分辨和多色复合ECL系统提供了有利的机会。然而，由于Ir(III)配合物在水溶液中的溶解度较差，因此，必须在有机溶液(如乙腈(CH₃CN)，二甲基亚砜(DMSO)和乙醇(EtOH))中研究其ECL性能。众所周知，水环境是生理条件的基础，而有机溶剂与生物学分析不相容，因此Ir(III)配合物在ECL领域的应用受到极大限制。提高Ir(III)配合物水溶性的常见策略是利用亲水性基团(如羧酸根，磺酸基，糖或双环金属化双水合物)将其辅助二亚胺配体功能化。例如，Li等人成功地合成了具有羧基取代辅助配体的水溶性[(ppy)₂Ir(dcbpy)⁺]PF^6-，并将其用于癌细胞的ECL检测。Kerr等人通过用甲基磺酸盐或四甘醇基团修饰配体来改善Ir(III)配合物的水溶性。Li等人制备了带有附加糖基的水溶性铱(III)二亚胺配合物。不幸的是，通过上述方法制备的Ir(III)配合物是生物小分子，难以将其固载在电极上。虽然Liang等人将Ir(Ⅲ)配合物包封在有机硅纳米粒子中以实现其在电极上的固载，但包封的Ir(Ⅲ)配合物不稳定且发射强度低。制备过程也耗时且复杂。因此，开发一种简单有效的方法，以制备易于在电极上固载，水溶性较好且具有良好ECL性能的水溶性Ir(III)配合物是非常有意义的。

到目前为止，基于Ir(Ⅲ)配合物的ECL检测模式一般为单信号检测模型，存在假阳性或假阴性的问题。比率型ECL分析可通过两个ECL信号自校准以有效消除仪器或环境干扰，已广泛应用于DNA，microRNA，抗原，抗体，癌细胞和离子的检测。通常，在ECL比率分析中，两个信号的不同变化趋势是通过共振能量转移(RET)或竞争性消耗共反应试剂如H₂O₂和溶解氧实现的。例如，Xu的课题组提出了一种基于ECL-RET的microRNA比率检测方法，该方法通过金-纳米粒子-鲁米诺层-双氢氧化物纳米复合材料与金纳米团簇之间的RET来实现检测。Lei的小组以CdS QDs作为阴极发射体，Luminol作为阳极发射体，设计了通过竞争消耗共反应试剂H₂O₂的比率型ECL免疫传感方法。由于RET是一个距离依赖型过程，因此选择具有良好光谱重叠的能量供体-受体对，并控制它们之间的距离，使得ECL比率检测极具挑战性。对于竞争消耗共反应试剂，所添加的常见的共反应试剂H₂O₂和溶解O₂浓度的不确定性可能导致不稳定和重复性差的问题。