高靈敏半導體納晶電致化學發光生物感測器的研究

《高靈敏半導體納晶電致化學發光生物感測器的研究》是依託南京大學，由徐靜娟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高靈敏半導體納晶電致化學發光生物感測器的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐靜娟
• 依託單位：南京大學

項目摘要

半導體納晶電致化學發光生物感測器的發展深受關注，就現有報導而言，研究還處於起步階段。在構建高靈敏生物感測器的過程中尚存在一系列問題，如半導體納晶的電致化學發光（ECL）強度和穩定性不如傳統的發光試劑；發光電位高，易使分析對象分解，檢測靈敏度低等。本項目針對這些問題，以我們課題組前期所建立的基於能量轉移技術的高靈敏檢測DNA方法和研究積累為基礎，提出以納米金和磁性納米粒子為生物標記物，研究標記物與半導體納晶電致化學發光材料之間的能量轉移機制，建立高靈敏檢測生物大分子的ECL測試方法。進一步研發能量匹配的ECL活性材料，深入研究納米金粒子與半導體納晶電致化學發光材料之間的能量轉移機制如激子－電漿相互作用機制，研究磁場對磁性半導體納晶的ECL影響以及磁性納米粒子作為生物標記物在ECL能量轉移技術中套用的可能性，擴展這種方法的套用範圍，為生命科學研究提供有力的測試技術和平台。

結題摘要

半導體納晶電致化學發光生物感測器的研究處於起步階段。在構建高靈敏生物感測器的過程中尚存在一系列問題，如半導體納晶的電致化學發光（ECL）強度和穩定性不如傳統的發光試劑；發光電位高，易使分析對象分解，檢測靈敏度低等。本項目針對這些問題，採用共沉澱法於水相合成了ECL信號和發光穩定性顯著增強的摻雜CdS（CdS:Mn, CdS:Eu）納米晶（單雲博士論文,2010；Nanoscale，2012），研究了CdS對TiO2納米陣列電極電化學發光增加機理（Analyst 2012）。基於AuNPs局部電漿共振（LSPR）效應的能量轉移體系，結合“DNA機器”進行“目標物”循環放大，研製成一種檢測限低達5 aM的超高靈敏DNA感測器（Chem Commun, 2011）；深入研究了磁場對這種能量轉移體系的影響，發現外加磁場和磁性離子均會抑制這種能量轉移（Anal Chem, 2011, 成為Anal Chem當年二季度點擊率最高的十篇論文之一）；結合磁分離技術和這種SPR增強效應，實現了細胞的靈敏檢測；發現並驗證了Fe3O4納米粒子對稀磁半導體CdS:Mn納晶膜的ECL具有距離依賴的猝滅和增強效應——光磁效應（Chem Commun, 2010），並成功用於免疫分析；基於改性CdTe量子點類黑體吸收特性，提出了一種高效的能量清除型ECL感測模式（Chem Commun, 2010）。在此基礎上，利用多壁碳管負載CdTe和CdTe /SiO2複合納米粒子作為生物標記物來放大信號，實現了血清中的PSA( Analyst 2012)和凝血酶(Nanoscale，2011)的高靈敏檢測。集適配體/蛋白識別等和多種能量轉移機制為一體，實現了單核苷酸多態性（Anal Chem, 2011）的高靈敏檢測。這些能量轉移體系和生物分析新方法的簡歷為高靈敏、特異性納米生物分子器件的研製開闢了新途徑。該項目共發表SCI論文13篇，IF＞5的論文8篇；培養研究生7名；國內外邀請報告4次。