《基于电致化学发光的手性传感器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
目录摘要........................................................IABSTRACT.....................................................V第1章绪论....................................................11.1手性及手性识别............................................11.2手性识别研究现状..........................................31.3电致化学发光的发展.......................................101.4电致化学发光体系.........................................111.5电致化学发光传感器中的信号放大...........................231.6本文的研究思路...........................................28第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸..........312.1引言.....................................................312.2实验部分.................................................322.3结果与讨论...............................................342.4结论.....................................................41第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究.................................................................433.1引言.....................................................433.2实验部分.................................................443.3结果与讨论...............................................463.4结论.....................................................53第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究........554.1前言.....................................................554.2实验部分.................................................564.3结果与讨论................................................584.4结论.....................................................66第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究...........................................................675.1引言.....................................................675.2实验部分.................................................67 5.3结果与讨论...............................................705.4结论.....................................................75第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究...................................................................776.1引言.....................................................776.2实验部分.................................................786.3结果与讨论...............................................806.4结论.....................................................86第7章总结展望................................................89参考文献.......................................................91攻读博士学位期间的研究成果....................................117致谢..........................................................119 摘要基于电致化学发光的手性传感器研究分析化学专业博士研究生朱姝指导教师傅英姿教授摘要手性广泛存在于自然界中，是三维空间物体的基本属性，表示一种重要的对称性。如果某物体与其镜像不能重合，就称其为手性物质，就如同左手和右手互为镜像而无法重合。构成生物系统的许多分子都是手性物质，如氨基酸、蛋白质、核酸、糖和酶等。手性分子的不同构型通常表现出截然不同的生理活性与代谢作用。因此，对手性分子的研究、识别、分析与检测在现代生命科学、药学、医学、农学、食品营养学以及其他相关领域意义重大。发展成本低廉、操作简单、检测快速、响应灵敏的手性识别技术也成为分析检测的研究热点。电致化学发光（ECL,electrogeneratedchemiluminescence或electrochemiluminescence）分析技术是以电化学为基础，与化学发光相结合的产物，它同时兼具电化学的高可控性以及化学发光法的灵敏性，操作简单、可控、易于实现。电致化学发光主要是通过在电极表面的电化学反应产生发光，实现某些特定物质的定量定性分析。在电致化学发光体系中，发光物质的发光强度相对较低，当共反应试剂加入时，可以显著地提高发光强度。共反应试剂参与的电致化学发光具有很多优点，如灵敏度高、背景信号低、可控性强、仪器操作简单、分析简便快速、无需额外添加激发光源以及线性范围宽等，使其在食品安全检测、环境污染监测、临床诊断和生物医学等领域具有广阔的应用前景。这些优点也可以促使其在手性识别的研究领域发挥巨大的作用。纳米材料的表面效应和尺寸效应，使其具有比表面积大和表面活性位点多等诸多优点，能有效提高电极界面的电化学反应活性，可应用于信号放大策略，从而提高ECL传感器的灵敏度。另一方面，ECL发光物质的开发与研究也一直备受关注，从ECL手性传感器构建的角度出发，设计合成兼具发光和手性识别作用的新材料，对其应用研究的开发与拓展具有重大意义。基于以上内容，本文主要通过对电致化学发光物质的修饰，结合纳米材料的信号放大作用，构筑手性传感界面，以实现对氨基酸对映异构体和手性药物分子对映异构体的识别和灵敏检测。本论文的研究工作主要从以下几个部分展开：1.电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸I 西南大学博士学位论文实验设计利用环糊精作为手性选择剂，借助金铂碳纳米管的复合纳米材料固载环糊精，与此同时复合纳米材料还可放大信号，用电致化学发光的方法实现对抗坏血酸和异抗坏血酸的识别。实验将联吡啶钌、环糊精、复合纳米材料和全氟磺酸聚合物混合修饰于电极上，构筑了一个具有识别效应的固态ECL传感器。在传感器的构建中，抗坏血酸和异抗坏血酸可作为三联吡啶钌的共发光试剂，且二者在自然界中的来源和功能性具有差异，纳米材料具有优异的力学、电学、化学和光学性质，可应用于信号放大和固载材料；环糊精通过包络作用实现对分子识别。实验中采用扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和电化学技术等手段对纳米材料的形貌、组成以及修饰电极的电化学性质进行了表征和验证。实验结果表明环糊精与金属纳米材料的协同作用放大了环糊精的识别效果，且修饰电极对抗坏血酸具有较强的信号响应。同时，在7.5×10−3~3.5×10−3mol∙L-1的浓度范围内，电致化学发光传感器对抗坏血酸和异抗坏血酸具有较好的线性相关性。此外，传感器还具有较好的稳定性、重现性和选择性。本实验设计的具有识别效应的电致化学发光传感器为手性识别研究以及电致化学发光的应用研究提供了新思路，拓宽了纳米材料在传感器研究中的应用。2.基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究本研究利用三联吡啶钌的衍生物三（4，4'-二羧基-2，2'-二联吡啶）合钌（II）六水合物与金属镉盐组装了一个具有电致化学发光性能的金属有机框架（MOF）纳米花，并用其构筑了固态的电致化学发光手性传感。金属有机框架是由金属离子或团簇与有机配体通过配位键组装形成的，具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料；可以通过调配中心金属离子或有机配体获得结构和功能多样性的新材料。纳米花状的MOF拥有多级的层状结构，大的表面积和便捷的电子传输通道，通过对比实验发现，本实验合成的纳米花状的MOF，相比于原配体具有较好电致化学发光性能。在电致化学发光研究中，手性小分子色氨酸对映异构体是钌配合物的共发光试剂，且其不同构型的对映体与钌配合物的发光能力不同；硫化镉量子点除了是ECL发光物质外，它还是钌配合物的阳极共发光物质；当两种共发光物质以不同的形式出现在ECL体系中时，二者由于竞争性作用会对ECL信号产生影响。实验利用溶剂交换相转移的方法制备C60纳米颗粒溶液，再将其功能化用于钌ECL体系的信号放大，利用色氨酸对映异构体与硫化镉量子点的竞争性反应淬灭量子点与钌MOF的ECL信号，实现色氨酸对映异构体的识别与灵敏检测；通过逐步修饰的方式，将功能化的C60、硫化镉量子点和钌MOF修饰于电极上，构筑了一个固态的“开-关”型ECL传感。研究采用多种技术手段验证了钌MOF纳米花的制备；对于传感器组装过程中用到的纳米材料也进行了相应的表征；同时，实验还采用电化学的方法表征了修饰电极的组装过程。在1.0×10−3~1.0×10−9mol∙L-1的浓度范围内，修饰电极对色氨酸对映异构体具有较好的线性相关性。相应的实验结果表明传感器的稳定性和重现性也较好。本实验设计的基于钌金II 摘要属有机框架的电致化学发光手性识别传感策略，为开发新型的小分子传感提供了思路，促进了基于金属有机框架的电致化学发光传感器的研究和发展。3.L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究对鲁米诺体系的ECL传感的研究，多是将其放在测试底液中，具有背景信号大和操作繁琐等缺点。鲁米诺结构中的氨基具有一定的还原性，可以还原金属纳米粒子，实现发光物质与信号放大物质的结合，更好的促进ECL信号产生的同时也可以借助金属纳米粒子的作用实现鲁米诺固态ECL传感的构筑。碳量子点是具有量子效应的尺寸小于传统碳纳米材料的物质，且其结构中含有大量的羟基和环氧基，可以结合鲁米诺还原的金属纳米材料，并通过碳量子点的堆积作用将其固载制备固态鲁米诺ECL传感。实验设计合成一个鲁米诺与纳米材料相结合的新型固态ECL传感，用于识别和灵敏检测谷氨酸。结果表明鲁米诺还原的银纳米粒子再与碳量子点结合修饰于电极上的构筑方式，在实现发光物质固载构筑固态ECL传感的同时，也最大化的促进了ECL信号。酶具有特异性和专一性，作为手性选择剂对目标物具有更高的针对性，氨基酸氧化酶可以与金属银纳米粒子作用修饰于电极上，同时与相应的氨基酸发生反应，原位生成鲁米诺的共发光试剂过氧化氢，从而实现鲁米诺体系的高特异性固态ECL传感。实验采用L-谷氨酸氧化酶结合鲁米诺还原的银纳米粒子和碳量子点修饰的电极对L-谷氨酸实现了一个高选择性、高特异性的灵敏检测。实验采用多种技术手段表征了纳米材料的合成和修饰电极的组装。在5.0×10-6~5.0×10-3mol∙L-1的浓度范围内，传感器对L-谷氨酸具有较好的线性相关性，通过标准加入法测定了尿液中谷氨酸的含量；此外，传感器的稳定性、重现性和选择性均较好。本研究中的传感器信号放大理念和氨基酸氧化酶的应用可以用来设计发展更多的电致化学发光生物传感，具有一定的普适性。4.基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究实验研究拟从电致化学发光手性传感器的构建角度出发，修饰发光物质，设计合成兼具发光和识别功能的新材料，用于简化ECL手性传感的制备。类石墨烯相氮化碳（g-C3N4）是一类新的环境友好的电致化学发光物质，其制备工艺简单、热稳定性和光催化性能好且易于修饰。手性药物普萘洛尔对映异构体的不同构型具有不同的药理学活性，但其目前仍是以消旋体的形式入药，对其手性识别的研究就具有非常重要的意义和价值。实验用碳酸镉（CdCO3）修饰g-C3N4，制备一个新型的具有发光性能的复合纳米材料CdCO3-g-C3N4，借助碳酸镉与手性药物普萘洛尔对映异构体的作用不同，制备了具有识别功能的ECL传感器。紫外可见吸收光谱的测试分析表明不同构型的普萘洛尔与碳酸镉的结合能力不同，由此它们与复合纳米材料CdCO3-g-C3N4的结合能力也不同，从而对g-C3N4/S2O82-体系的ECL信号的影响不同，进而实现普萘洛III 西南大学博士学位论文尔对映异构体的识别和量化分析。实验研究采用多种技术手段表征了纳米材料和修饰电极的性能。在1.0×10-6~1.0×10-3mol∙L-1的浓度范围内，该传感器对普萘洛尔对映异构体具有较好的线性相关性，传感器的稳定性、重现性和选择性也较好。研究通过修饰电致化学发光物质，合成了一个新的功能性纳米材料，并用其构筑了一个具有手性识别能力的电致化学发光传感，为电致化学发光在手性识别领域的应用研究提供了新思路。5.基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究电致化学发光作为一个研究不过百年的新领域，仍有较大的发展空间。电致化学发光新材料的开发将为其发展和应用带来新的契机。在ECL研究中，锌离子具有较好的促发光能力，但对其发光性能的研究仍未见报道。樟脑酸是一种常用的旋光体拆分剂。实验设计合成樟脑酸锌配合物并将其用于固态ECL手性传感的构筑。实验用SEM技术手段表征了樟脑酸锌的形貌，X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱技术手段验证了其组成元素和相应的官能团吸收波数的改变。实验利用樟脑酸锌制备修饰电极，在缓血酸胺-盐酸的缓冲体系中发现其具有ECL性能，通过不同的ECL测试方式，推测了樟脑酸锌的ECL机理。实验还借助紫外可见吸收光谱的研究，验证了樟脑酸锌与不同构型的普萘洛尔作用不同，据此构建了信号减小型的固态ECL手性传感，用来识别和检测手性药物普萘洛尔。在1.0×10-6~1.0×10-3mol∙L-1的浓度范围内，传感器对普萘洛尔对映异构体具有良好的线性相关性。此外，该传感器的稳定性、重现性和选择性也较好。在樟脑酸锌ECL发光机理的研究中，实验还发现锌离子也可以在缓血酸胺-盐酸的缓冲体系中产生ECL信号。这一具有识别和电致化学发光性能的新物质的发现和研究为开展新型的电致化学发光体系和设计新的电致化学发光传感器研究奠定了基础，具有重要意义。关键词：电致化学发光手性识别纳米材料信号放大对映异构体IV ABSTRACTStudyonthechiralrecognitionbyelectrochemiluminescenceSpeciality:AnalyticalChemistryGraduate:ShuZhuSupervisor:Prof.YingziFuABSTRACTChiralityexistswidelyinnature,itisthefundamentalpropertyofthree-dimensionalspaceobjectandrepresentsanimportantsymmetryinavarietyofsubjects.Anobjectpossesseschiralityifitisnon-superposableonitsmirrorimage.Chiralrecognitionisveryimportantbecausetherearealargeamountofchiralmoleculesinthebiologicalsystemsuchasaminoacid,protein,DNA,sugarandenzyme,anddifferentconfigurationofchiralmoleculespossessdifferentphysiologicalactivities.Therefore,therecognitionanddetectionofchiralmoleculesisofgreatimportanceinlifescience,medicine,pharmacy,pesticidescience,foodnutritionandotherrelatedfields.Electrogeneratedchemiluminescence(ECL)whichbasedonelectrochemistryandchemiluminescencepossesseshighcontrollabilityandsensitivity,isanewtooltorecognizechiralmolecules.Thephenomenonofluminescencewasproducedthroughtheelectrochemicalreactiononthesurfaceoftheelectrode,therebyquantitativeanalysisanddetectionofcertainspecificsubstancescanbeachieved.Thesurfaceanddimensionaleffectofnanomaterialscanprovidelargespecificsurfaceareaandmanysurfaceactivesites.NanomaterialscaneffectivelyimprovetheactivityofelectrochemicalreactionontheelectrodeinterfaceandamplifythesignalofECL,thusimprovingthesensitivityoftheECLsensor.InthestudyofECL,researchersfoundthatluminescenceintensitywouldbegreatlyenhancedwhenco-reagentwasadded.So,researchofECLluminescentmaterialshasattractedmuchattention,itisofgreatsignificancetodevelopnewtypesofluminescentmaterialsandcomposites.Theenantioselectiverecognitionanddetectionofchiralmoleculescanbeachievedthroughmodifiedluminousmaterialswhichcombinemetallicnanomaterialsandfunctionalcarbonnanomaterials.Themainworksarelistedasfollowed:V 西南大学博士学位论文1.Anovelsolid-stateelectrochemiluminescentenantioselectivesensorforascorbicacidandisoascorbicacidTheECLsensor,asanewdevelopingandpowerfulanalyticaltool,isoftenusedforthedetectionofbiomacromolecules.However,therearefewreportsaboutECLsensorsforchiraldiscriminationanddetectionofchiralcompoundsbasedonchiralselectors.β-cyclodextrin(β-CD)hasbeenwidelyusedasaneffectivechiralselectortoconstructchiralsensorsforspecificrecognitionbasedonhost-guestreactionwithguestmolecules.Anditispossibletoobtainanewfunctionalizedmaterialbymodifyingnanomaterialsandthederivativeofβ-CD,whichmightexhibitexcellentperformanceforstereoselectiveidentificationoftargetcompoundsviaECLsensors.Anovel,stable,solid-stateandstereoselectiveECLsensorhasbeendesignedtoenantioselectivelydiscriminateascorbicacid(AA)andisoascorbicacid(IAA)byimmobilizingRu(bpy)2+3(Ru),thiolatedβ-cyclodextrin(β-CD-SH)andgold/platinumhybridnanoparticlesonmultiwalledcarbonnanotube/silicacoaxialnanocables(GP-CSCN)onglassycarbonelectrode.Allchemicalcompoundscouldbeimmobilizedonthesurfaceofelectrodestablythroughnafionfilm,andhighstereoselectivitycouldbeintroducedtothesensorviathesynergisticeffectsoftheβ-CD-SHandGP-CSCNnanomaterials.WhenthedevelopedsensorinteractedwithAAandIAA,obviousdifferenceofECLintensitieswasobserved,andthelargerintensitywasobtainedfromAA,whichindicatedthatthisstrategycouldbeemployedtoenantioselectivelyrecognizeAAandIAA.Asaresult,ECLtechniquemightactasapromisingmethodfortherecognitionofchiralcompounds.2.Anovelluminescence-functionalizedmetal-organicframeworknanoflowerselectrochemiluminesencesensorvia“on-off”systemMetal-organicframeworks(MOF)asaporousvariantofcoordinationpolymerisaclassofcompoundsthathasattractedextensiveinterestowingtoitshighdegreeofsyntheticversatilityandanorderedstructurethatprovidesaccesstorationaldesign.Luminophoreruthenium(Ru)complexescouldbeproperlydesignedtocombinethefunctionalMOF(Ru-MOF)throughthemetalionchelation.Inthispaper,Ru-MOFnanoflowerswerepreparedbyaone-stepsolvothermalmethodatlowtemperatureandcharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM),energy-dispersiveX-rayspectroscopy(EDX),Fouriertransforminfrared(FTIR)spectraandfluorescence(FL)VI ABSTRACTspectra.Forpotentialapplications,theRu-MOFnanoflowerswereusedtofabricateanECL“on-off”switchsensorwithCdSQDsforthedetectionoftryptophanenantiomerswithquenchingeffect.Thefunctionalizedfullerenenanoparticleswereusedtoenhancethebasicsignalintensity.TheECLinhibitionbehaviorobservedinthissystemmightarisefromthecompetitionofCdSQDswithTrpduringtheresonanceenergytransfer,whichstronglyinhibittheECLemission.Meanwhile,TrpenantiomersdependingontheelectrochemicalenantioselectivityofRucomplexesinduceddifferentluminescencespectraandledtothedifferentquenchingintensity.TheproposedECLsensorhadawidelinearrangeof1.0×10-9~1.0×10-3mol∙L-1fortryptophanenantiomers.Thismethodwassimpleindesign,fasttooperate,withgoodsensitivityandexcellentstability.This“on-off”strategymayopennewchannelsbasedonnovelswitches,andweexpectthattheresearchwillpromotethedevelopmentofMOF-basedsensorsandimprovetheirperformanceinarangeofimportantapplications.3.AglassycarbonelectrodemodifiedwithC-dotsandsilvernanoparticlesforenzymaticelectrochemiluminescentdetectionofglutamateenantiomersQuantumdotshavemoreadvantagesthantraditionalnanomaterialsbecauseoftheirquantumeffects.Carbonquantumdotsarewidelyusedinvariousfieldsbecauseoftheiruniquestructure,goodbiocompatibilityandnoheavymetalpollution.Inthispaper,thecarbonquantumdotswereusedinsteadofthetraditionalcarbonnanomaterialsforthesignalamplificationofECL.Carbonquantumdotscanbecombinedwithmetalnanomaterialsbecauseithasalargenumberofhydroxylgroupsandepoxygroups.ECLluminophoreluminolhasbeenwidelyappliedbecauseofitslowoxidationpotential,highemissionyieldsandstrongluminescence.Toachievehigherdetectionsensitivityandstability,thesolidstatesensorsadoptingluminolexhibitgoodECLactivityandlowbackgroundsignals.LuminolwasusedasboththereductantandstabilizerofAgnanoparticleswhichwerecombinedwithcarbonquantumdotsandplacedonaglassycarbonelectrodealongwiththeglutamateoxidase.TheuseofthesematerialsisfoundtoresultinstrongamplificationofECL.ThegenerationofECLresponseresultedfromelectrochemicalreactionsofluminolinthepresenceofH2O2whichwasproducedinsitubythestereospecificoxidativedeaminationofL-Glu.Underoptimizedexperimentalconditions,sensitivedetectionofL-Gluwasachievedwithawidelinearrangeof5.0×10-6~5.0×10-3mol∙L-1andaGlulogicgateideahasbeendesignedthatisbasedonthisVII 西南大学博士学位论文enzymaticbiosensor.Inaddition,thesensorhassatisfactoryselectivity,goodstabilityandrepeatability.ThesignalamplificationconceptofthesensorandtheapplicationoftheoxidasecanbeusedtodevelopmoreefficientECLbiosensors.4.AsimpleandsensitiveelectrochemiluminesencesensorforchiralrecognitionofpropranololenantiomersCarbonnitride(g-C3N4)isanewenvironmentalfriendlyECLmaterial.Ithasmanyadvantages,suchasnontoxic,abundantsources,simplepreparationprocess,thermalstability,chemicalstability,photocatalyticperformance,andeasytomodify.InordertoconstructECLchiralsensor,weusedcadmiumcarbonatemodifiedg-C3N4toprepareanewluminescentnanocompositeCdCO3-g-C3N4.Anditwasusedtomodifiedtheglassycarbonelectrodeforthechiralrecognitionofpropranololenantiomers(Pro).Propranolol,achiraldrug,hasdifferentpharmacologicalactivitiesfordifferentconfiguration.However,itisusedtotreatdiseaseintheformofraceme,anditisofgreatvalueandsignificanceforthestudyofitschiralrecognition.Forpotentialapplications,theg-C3N4-CdCO3wasusedtofabricateanECLsensorforthedetectionofpropranololenantiomerswithquenchingeffect.Meanwhile,thereasonofdifferentECLintensityamongenantiomerswasresearchbyUV-visthroughthetheoreticalcalculationofbindingconstant.Inadditional,thestepwisemodifiedprocesswasinvestigatedbycyclicvoltammetryandelectrochemicalimpedancespectroscopy.TheproposedECLsensorhadawidelinearrangeof1.0×10-6~1.0×10-3mol∙L-1forProenantiomers.Thismethodwassimpleindesign,fasttooperate,withgoodsensitivityandexcellentstabilityforthedevelopmentofefficientandpracticalECLsensors.ThechiralsensorhasbeenconstructedbymodifyingECLsubstance.ItprovidesanewideafortheapplicationofECLinthefieldofchiralrecognition.5.StudyonthechiralrecognitionofpropranololenantiomersbasedonsolidstateelectrochemiluminescencesensorofzinccamphorElectrochemiluminescence,asanewfieldofresearchforlessthanahundredyears,stillhasgreatspacefordevelopment.Theresearchofnewelectrochemiluminescencematerialswillbringalargeofopportunitiesfordevelopmentandapplication.ZincionshaveagoodabilitytopromotetheperformanceofECL,butthestudyofitsluminescentpropertieshasnotbeenreported.Camphoracidisakindofcommonlychiralselectors.VIII ABSTRACTInthisexperiment,acomplexofzinccamphorwassynthesized.ItsmorphologywascharacterizedbySEM,anditscompositionwasverifiedbyXPSandFTIR.ZinccamphorwasusedtopreparemodifiedelectrodeanditwasfoundtohaveECLperformanceinthebuffersystemofTris-HCl.ThepossiblemechanismofECLwasspeculatedbydifferentECLtests.DuringthestudyoftheECLmechanism,itwasalsofoundthatzincionscouldproduceECLsignalsinthesystem.BasedonUV-visspectroscopy,itwasfoundthatzinccamphorandchiraldrugspropranololenantiomershaddifferentrolesbecauseofstericisomerism.Asignalreducedsolid-stateECLchiralsensorisconstructedtodetectpropranolol.Intheconcentrationrangeof1.0×10-6~1.0×10-3mol∙L-1,thesensorhasagoodlinearresponsetopropranololenantiomers.Inaddition,thesensorhasgoodstabilityandreproducibility.ThediscoveryandresearchofthenewECLsystemisveryimportantfordevelopingnewECLluminescentsystemanddesigningnewECLsensors.Keywords:electrochemiluminescence;chiralrecognition;nanomaterials;signalamplification;enantiomersIX 第1章绪论第1章绪论1.1手性及手性识别1.1.1手性手性（chirality）是物体在三维空间的属性，是生命过程的重要特性。对手性的探索和研究揭示了立体化学的发展[1]。手性化合物是指分子量相同，分子结构亦相同，但是其在三维空间中的排列顺序不同的物质，就好比我们的左手和右手的关系[2]；它们的构造相同，大拇指到小拇指的次序也相同，但是其顺序是不同的，右手是从右至左，而左手则相反。当我们伸出双手时，可以看出它们是对称的关系，但却不能完全重合，并且置于平面镜前互为镜像。像左右手一样，分子结构互为实物与镜像关系的特征，就称之为手性。具有这种关系的物种互为对映体或对映异构体，如图1-1所示。图1-1对映异构体分子Fig.1.1Structuralformulaofenantiomermolecules分子的手性通常是源于结构中的不对称碳。碳原子可以以共价单键的形式连接四个不同的基团，四个基团可以形成不同的空间连接方式。在生物化学的研究领域中，最常见的一类物质就是α-氨基酸，其中心碳原子上连接有一个氨基、一个羧基、一个烃基和一个氢原子（或另一个不同的烃基）[3]。由于这些手性氨基酸是蛋白质的基本组成单位，蛋白质在生命活动中又扮演者重要的角色。因此，生命活动中的许多现象都与“手性”密不可分[4]。1 西南大学博士学位论文1.1.2手性识别手性广泛存在于自然界中，在生命的演变过程中发挥着不同的作用。氨基酸、蛋白质、核酸和酶等生命活动的重要物质都是手性分子。人们的左右手虽然可以承担许多相同的事情，但是，它们也有各自的偏好和专长，同样的情况，手性化合物的两个对映体之间的理化性质也会存在一定的差别[5-7]。如气味、旋光性、与手性物质的反应活性以及反应产物等，特别是一些与生物体密切相关的反应，均与手性息息相关。（R-/S-）天冬酰胺、（R-/S-）香芹酮和（R-/S-）苎烯的对映异构体分别具有不同的气味和味道，这就限制了它们的应用，尤其是在食品工业中，为了保障食品的品质和风味，就要关注对映异构体的构型，选择应用合适构型的手性物质[8]。舞毒蛾的性信息素------性引诱素、日本丽金龟性诱剂和昆虫信息素等都是对映异构体分子，但它们只有一种构型才能起到性吸引的作用，对这些信息活性物质的详细探究和开发应用，可以在生态农业和环境安全等方面发挥重要作用[9]。图1-2反应停结构式Fig.1.2Chemicalstructureofthalidomide在医疗医药的研究领域中，许多医药产品或者其关键成分均是手性化合物，当手性药物分子进入生命体这个大的手性环境中时，通过与体内物质的手性匹配作用而表现出药理活性。这就使的不同构型的手性药物在药物代谢、药理活性以及毒性等方面会存在较大的差异[10-15]。20世纪60年代的“反应停（Thalidomide）悲剧”就是人类发展史上的一个血淋淋的教训！它致使全世界约有一万名畸形胎儿降生。反应停又称沙利度胺，其主要成分是α-苯酞茂二酰亚胺，属于镇静剂的一种，对于各种麻风反应如结节红斑、发热、淋巴结肿大、关节痛、神经痛等有一定疗效，对2 第1章绪论结核样型的麻风反应疗效稍差；对麻风本病无治疗作用，但可与抗麻风药同用以减少反应。早期的临床治疗中，它被用来减轻女性妊娠早期的呕吐症状，在大量畸形胎儿降生之后的研究中才发现，消旋体的“反应停”中，只有(R)-构型的异构体才有镇静作用，而(S)-构型的异构体则是具有致畸作用的（反应停的结构式如图1-2所示）[16]。惨痛的教训使人们认识到，手性药物必须慎重对待，它的不同构型应分别进行考察研究，手性化合物的研究意义重大，任重而道远[17]。故而，手性分子与手性分子间的作用研究也是至关重要的。当不同构型的对映异构体处于手性环境中时，手性对映异构体和手性环境之间会产生特定的选择性行为，这就使得对映异构体表现出不同的化学性质和生物活性，这样的选择性现象被称为手性识别[5,6]。在生物体的生命活动中存在大量的分子识别现象，它是一类非常重要的分子识别模式，不仅仅在生物医药领域、食品科学和生命科学中拥有重要的作用，在环境学、农药学、物理化学和材料学等众多的科学研究领域亦有广泛的应用[18]。1.2手性识别研究现状手性是自然界的基本属性，手性化合物是生物体的基本组分部分。不同构型的手性化合物在医药、临床、新材料以及环境等领域都发挥着独特的功能。手性化合物的合成、拆分、对映体单一构型的纯度测定以及手性识别一直是当前化学科学研究的前沿领域之一。手性识别研究不仅能够带来巨大的经济效益也能改善人们的生活，所以，近年来，手性识别的方法和技术发展迅速，且涉及到诸多方面。下面，本小节将主要从手性识别研究的方法入手，对手性化合物识别的研究现状进行简要的介绍。1.2.1色谱法色谱法（chromatography）又称层析法、色谱分析。色谱法的最主要特点是适用于多组分复杂混合物的分离分析，所以，是一种比较高效的且发展较为成熟的用于手性物质分离和分析的方法。它是由俄国植物学家Tswett在利用吸附原理分离植物色素时发现开发的。手性对映体的色谱分离分析方法主要是直接法和间接法两种。手性分离的直接法是利用手性固定相或手性选择剂对对映异构体的分离；间接法是通过对映异构体与手性试剂反应，在生成物理化学性质不同的两种物质后，再进一步在非手性固定相上的分离分析[19]。色谱法的研究方式又可以细分为高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）、毛细管电泳法（CE）、薄层色谱法（TLC）和超临界色谱法（SFC）等。在此，主要简述近期有关高效液相色谱法和毛细管电3 西南大学博士学位论文泳法在手性识别领域的研究。高效液相色谱技术在药学、生物医学、食品等领域具有广泛的应用。它的高选择性和高分离速度已发展为较成熟的手性识别方法。BezhanChankvetadze等以多糖手性柱作为分离柱，详细的研究了其在弱酸性手性对映体化合物的分离识别中的作用机制[20]。KoichiTanaka等借助单一手性的金属有机框架（MOF）和二氧化硅复合材料作为固定相制备手性分离柱，并将其应用在二苯氧代乙醇类、亚砜类、黄酮类、β-内酰胺类和环氧类化合物消旋体的分离分析，获得了较好的效果[21]。ChiaraFanali等用纤维素和直链淀粉类化合物分别作为固定相，详细研究了其在黄酮类手性化合物的高效液相色谱中的分离应用，比较了两者的分离效果[22]。Armstrong等以功能化的果糖作为固定相，实现了对手性的酸类、胺类和金属配合物等对映体的分离[23]。HailinCong等制备了一种新的二氧化硅万古霉素复合物，并将其作为高效液相色谱分离的手性固定相，成功的用于扑尔敏和安息香手性化合物的分离识别[24]。WeihuaTang等设计合成了一种新的环糊精衍生物作为色谱柱的填充剂，并成功的将其应用于手性分离[25]（图1-3）。图1-3环糊精衍生物作为固定相在色谱法手性识别中的研究[25]Fig.1.3AcationiccyclodextrinclickedbilayerchiralstationaryphaseforversatilechiralseparationinHPLC.Copyright2018RSC毛细管电泳法在手性识别领域的应用研究也较多，它主要是根据手性对映异构体在与手性选择剂发生作用后，其生成物的稳定常数不同，从而导致其在高压直流电场下的迁移速率不同，从而实现手性识别的方法。UlrikeHolzgrabe等以氨基4 第1章绪论酸离子液体为手性选择剂，通过毛细管电泳技术研究了苯乙胺对映异构体的分离分析[26]。EnqiWu等以18-冠-6-四羧酸为毛细管填充柱，在酸性条件下，利用毛细管电泳技术，实现了对一系列α-氨基酸及其衍生物的手性分离[27]。1.2.2光谱法光谱分析法是基于不同能级之间跃迁的分析方法，这些跃迁可以是吸收辐射的跃迁，亦可以是发射辐射的跃迁，不同的跃迁对应不同的光谱分析方法[28]。因光谱分析分析方法的种类较多，所以其在手性识别的研究领域具有较好的发展前景。当将手性对映异构体与手性选择剂混合作用后，会产生不同的光谱信号的变化，通过光谱信号的检测，实现区分和识别对映异构体的目的。图1-4荧光光谱法在手性识别中的应用研究[35]Fig.1.4(A)ThemolecularstructureofPPLG,PPLGOEtandDNSP;thefluorescenceof(B)enantiomerofDNSPsolutioninwater–ethanol(9:1);(C)dispersionofDNSPenantiomerwithPPLGassembliesinwater–ethanol(9:1).Copyright2015RSC最近几年，荧光光谱（FL）、紫外-可见光谱（UV-vis）、圆二色谱（CD）、红外光谱（IR）、质谱（MS）和核磁共振波谱（NMR）等技术在手性识别领域都有相关的研究报道[29-33]。JieZhou等设计制备了一种半导体量子点的荧光传感器应用于手性氨基酸分子的识别研究，该传感器主要是利用二氧化硅连接环糊精和镉铽量子点，由于环糊精的手性识别作用，不同构型的氨基酸对映体在与其作用后，致使量子点的荧光信号发生不同的改变，从而实现了对苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸对映异构体的手性识别[34]。LiZhang等报道了一个自组装的纳米结构物质吡啶咪唑共轭L-谷氨酰胺，并将其用于对氨基酸类物质的手性识别[35（图]1-4）。Huajun5 西南大学博士学位论文Huang等报道了一个具有光学活性的螺旋聚合物，并利用紫外-可见光谱和荧光光谱两种技术研究了其在手性识别丙氨酸和苯乙胺对映异构体中的应用[36]。XuanKuang等报道了一种手性银纳米粒子的合成，将其应用在基于拉曼散射光谱技术的手性传感中，研究结果表明该传感器对半胱氨酸和天冬酰胺对映异构具有一定的识别效果[37]。1.2.3电化学法色谱法虽然适用于多组分的分离分析，但其不能提供物质的分子结构信息，具有一定的局限性；光谱法仅借助光谱学的特征研究，且这两种方法具有它自身的缺陷，像预处理繁杂、检测时间长、耗费较高、实时分析较困难等，由此，发展简单、快速、灵敏、经济的手性识别方法至关重要。电化学分析法是基于物质在电化学池中的电化学性质及其变化规律进行分析的一种方法。它通常是以电流、电位、电导和电荷量等电力学参数与被测定物质的量之间的关系作为计量基础[38]。电化学技术的独有性能和优势，受到广大研究者的青睐。我们课题组在电化学研究的基础上，长期从事电化学手性识别的研究，并取得了一定的成果[39-41]。电化学手性识别是基于手性选择剂和手性对映异构体之间的作用差异，通过电信号来展现这种差异的一种识别手段。电化学手性传感器更是将手性识别与传感器的简单、快速、在线和实时等优点充分融合。根据电化学检测信号的不同，可将电化学手性识别分为电阻型、电位型和电流型。图1-5电阻型手性传感器的应用研究[41]Fig.1.5Chiralsensingforelectrochemicalimpedancespectroscopyrecognitionoflysineenantiomers.Copyright2015RSC电阻型手性传感器是采用交流阻抗技术进行手性识别的方法。本课题组以电6 第1章绪论活性物质硫堇和具有光电特性的有机半导体材料苝四甲酸二酐为原料，制备了有机半导体纳米材料；在活化剂存在下，纳米材料结合手性选择剂N-叔丁氧羰基-O-苄基-L-丝氨酸，合成了有机半导体手性纳米材料，并将其修饰于电极上制备手性传感界面；该修饰电极与多种氨基酸对映异构体(脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸、精氨酸和组氨酸)作用，进行电化学阻抗的识别研究，结果表明该有机半导体手性纳米材料与赖氨酸对映异构体作用后能产生最为明显的阻抗差异，且与D-构型赖氨酸作用较强；在该研究中，采用有机半导体手性纳米材料发展氨基酸手性识别传感，有助于进一步拓展手性纳米主体材料与不同构型小分子物质间的相互作用（图1-5）[41]。此外，近期，InduPandey和RamaKant还报道了采用电化学阻抗技术对抗坏血酸对映异构体的识别研究[42]。电位型手性传感器是基于对映异构体与手性选择剂作用后，吉布斯自由能变化不同，在不同的电位值下产生电信号响应，从而达到手性识别与检测的目的。孔泳教授研究组在Anal.Chem.杂志上报道的两篇有关色氨酸对映异构体的电位型手性传感器，可以称之为电化学手性传感器研究的典型代表。一篇是采用电位沉积的方法，将制备的具有DNA螺旋状结构的磺化壳聚糖修饰在电极表面制备手性传感界面，该界面在对色氨酸对映异构体的识别检测中出现了一定的电位差异[43]；另一篇文献则详细研究了手性小分子奎宁在不同的温度下对色氨酸对映异构体的电位型识别，研究表明在不同的温度下，色氨酸对映体的识别差异不同，作者还详细的从理论研究的角度分析识别差异的原因（图1-6）[44]。图1-6电位型手性传感器的应用研究[44]Fig.1.6SmartChiralSensingPlatformwithAlterableEnantioselectivity.Copyright2017ACS电流型手性传感器是基于对映异构体与手性传感界面相互作用后，产生不同7 西南大学博士学位论文的电流信号而实现的手性识别。目前，对电流型手性传感器的研究较多。LiqiDong等合成了一个手性的二氧噻吩对映体，随后，采用循环伏安聚合的方式将其修饰在玻碳电极上，用差示脉冲伏安法研究对多巴、色氨酸和普萘洛尔对映异构体识别，同时用三点作用理论详细解释了手性识别的机理[45]。本课题组对于手性识别的研究报道也以电流型为主。2013年本课题组就报道了硫堇-石墨烯-DNA手性纳米材料与色氨酸对映异构体的选择性作用研究，实验制备了电活性硫堇-石墨烯复合物的修饰电极，再将双链鱼精子DNA通过电荷吸附作用修饰到纳米复合物的表面，电化学循环伏安技术研究发现，在铜离子存在下，手性纳米材料修饰界面与L-色氨酸作用的电流响应更强，即该手性纳米材料能有效识别色氨酸对映异构体[46]。本课题组还制备了不同尺寸的纳米金-亚甲基蓝-多壁碳纳米管的复合纳米材料，同时固载小牛胸腺DNA制备修饰电极，用于电化学识别手性药物普萘洛尔对映异构体[47]（图1-7）。图1-7电流型手性传感器的应用研究[47]Fig.1.7(A)TheillustrationofthepreparationprocessesofnanoAu–MB–MWNTsnanocomposite:(a)TEMimageofnanoAu–MB–MWNTs.(B)Thechiralsensingplatform.Copyright2014Elsevier1.2.4电致化学发光法电致化学发光（Electrochemiluminescence或Electrogeneratedchemiluminescence,ECL）是一种新的以电化学为基础引发化学发光的检测方法。它是通过工作电极表8 第1章绪论面的电化学反应，将稳定的前体物质激发生成高能的激发态分子，或者是反应生成的产物间，相互反应后再与电化学池中的物质反应，生成高能的激发态分子，且高能的激发态分子在返回基态时产生发光的现象[48-49]。鉴于该方法是以电化学为基础发光分析，它在拥有电化学高可控性的同时又拥有化学发光的超灵敏性。此外，多数的电致化学发光材料是循环的参与反应，这就进一步提高了该方法的检测灵敏度。电致化学发光的特性赋予了它独特的优势，像灵敏度高、操作简单、可控性好、分析快速简便和线性范围宽等，使其自诞生就备受瞩目。近年来，更是随着纳米技术和生物技术的迅猛发展而生机勃勃，在环境检测，生物医学，食品分析、临床检验和免疫传感等领域都有着广泛的应用[50-52]。图1-8电致化学发光手性传感器的应用研究[56]Fig.1.8Schematicillustrationofthethree-wayDNAjunctionbasedlabel-freeelectrochemiluminescentsensorfordistinguishingbetweenchiralmetallosupramolecularcomplexes.Copyright2014Wiley手性化合物的研究者们一直在多种识别技术的开发方面不断探索创新、锐意进取，更是不会错过这种新的分析技术。电致化学发光手性传感器的研究更是紧随其后、层出不穷。早在2002年，ChangzhiZhao等利用电致化学发光技术研究了三联吡啶钌与氨基酸对映异构体的相互作用，发现依靠电化学选择性，氨基酸对映异构体与三联吡啶钌的电子转移能够引发不同的发光，并以脯氨酸对映异构体为例9 西南大学博士学位论文探讨了联吡啶钌与氨基酸化合物的ECL反应机理[53]。徐松云利用壳聚糖和多糖作为手性选择剂详细的研究了用电致化学发光技术对氨基酸对映异构体的识别[54]。XingyiYuan等报道了一个ECL手性传感器，利用分子印迹和环糊精构筑的手性选择界面实现了对手性化合物金鸡纳碱的特异性识别检测[55]。LiWu等研究了基于单链DNA的ECL选择性传感，利用三联吡啶钌作为发光物质，研究DNA与手性超分子金属配合物[Fe2L3]Cl4之间的相互作用；实验发现，该手性超分子金属配合物只有一种构型能够嵌入到单链DNA的结构中，从而产生不同的ECL信号，实现了对手性超分子金属配合物对映异构体的电致化学发光法的识别[56]（图1-8）。本课题组在电化学手性识别的研究基础上，开展了电致化学发光法的手性识别研究，也报道了多篇有关氨基酸对映异构体和手性药物分子的识别研究[57-59]。1.3电致化学发光的发展图1-9电致化学发光的发展史[81]Fig.1.9TimelineofECLfrom1964to2002：1964-1965,firstexperiments;1965,theory;1966,transients;1969,magneticfieldeffects;1972,Ru(bpy)32+;1977,oxalate;1981,aqueous;1982,Ru(bpy)32+polymerandpersulfate;1984,Ru(bpy)32+label;1987,tri-n-propylamine(TPrA);1989,bioassay;1993,ultramicroelectrodes;1998,laseraction;2002,semiconductivenanocrystals.Copyright2008ACS对电致化学发光的研究已有近百年历史。1927年，Dufford等发现格林试剂在有机醚溶剂中通过电解可以产生发光的现象[60]。类似的现象在Harvey等报道的电解碱性鲁米诺的实验中也有出现[61]。然而，直到20世纪60年代才逐渐开始对其机理的研究[62-65]。随后大量的有机物被证明具有电致化学发光的性能，像红荧烯、芘类化合物、呋喃、蒽类化合物和吲哚类化合物等[63-68]。70年代，研究者发现在硫酸溶液中的Tb3+和Dy3+具有电致化学发光的性能，开展了新型的无机物类电致10 第1章绪论化学发光体系的研究[69,70]。随着电子技术和电化学设备的发展与进步，也极大的推动了电致化学发光技术的发展。80年代，电致化学发光技术与其他多种检测技术连用，也极大的提高了电致化学发光的稳定性和重现性，为实现单一的电致化学发光分析奠定了基础。随后，便出现了以联吡啶钌为发光体的高灵敏的电致化学发光分析的检测报道[71-76]。随着时间的推移，电致化学发光的分析检测被应用到各个领域，机理的研究也取得了突破性的进展[77-80]。进入21世纪以来，电致化学发光分析方法的诸多优越性，更是使其成为一颗耀眼的新星，大量的研究报道推动着其不断的完善，电致化学发光技术也正朝着高适用性、高灵敏性和高特异性等放向发展和完善[50,81]。1.4电致化学发光体系随着电致化学发光技术的发展，研究者们发现了各种类型的发光物质，这些发光物质可以满足不同领域的研究需求。虽然，新的具有电致化学发光性能的物质仍在不断的被发现报道，但是，根据它们的组成和研究的需要，电致化学发光的体系一般分为三大类：有机体系、无机体系和纳米材料类体系。下面就具体的从这三个方面来进行详细的介绍。1.4.1有机体系从电致化学发光的发展进程中，我们可以得出有机物发光体是其最早的研究对象。红荧烯（Rubrene）、9,10-二苯基蒽（DPA）等多环芳烃类物质及其衍生物、以光泽精（DBA）为代表的吖啶酯类和以鲁米诺（Luminol）为代表的酰肼类物质是电致化学发光有机体系最主要的研究对象，它们的结构式如图1-10所示[82-85]。图1-109,10-二苯基蒽（DPA）、红荧烯（Rubrene）、光泽精（DBA）和鲁米诺（Luminol）的结构式Fig.1.10ChemicalstructureofDPA,rubrene,DBAandluminol多环芳烃类的电致化学发光体系主要以惰性质子溶剂为反应介质，依赖自由基湮灭机理产生电致化学发光。以9,10-二苯基蒽（DPA）为例，在电位激发下，11 西南大学博士学位论文•+•-DPA被氧化还原分别生成自由基DPA和DPA。随后，二者发生湮灭作用产生电致化学发光，由于DPA氧化还原产生的自由基可以在惰性质子溶剂中稳定存在，而且其量子产率较高，故而，DPA具有较强的电致化学发光性能[86]。与此同时，由于结构中的多环芳烃基团的存在，分子极性较弱，水溶性差造成反应依赖有机溶剂（如DMF、四氢呋喃、乙腈等）作为介质，另外，其电致化学发光反应还容易受到杂质干扰，故而在应用方面受到了较大的限制。图1-11红荧烯的电致化学发光的应用研究[88]Fig.1.11SchematicIllustrationof(A)theSynthesisofthePtNFs@RubMRs,(B)FabricationoftheBiosensor,and(C)PossibleReactionMechanismoftheRubMRs.Copyright2017ACSOmer等利用再沉淀的方法制备了水分散的红荧烯纳米颗粒溶胶，结合共反应试剂三丙胺或草酸，成功的开辟了芳香烃类物质红荧烯在水溶液中的ECL研究。水溶液中ECL体系的成功建立，使芳香烃类发光物质焕发出新的生命活力[87]。近期，袁若教授课题组也成功的利用表面活性剂分散再沉淀的方法制备了红荧烯微米柱，铂纳米粒子作为其ECL共反应促进剂，详细研究了其与水溶液中溶解氧的ECL机理（图1-11）[88]。12 第1章绪论光泽精（N,N'-二甲基-9,9-二吖啶硝酸盐，DBA）是吖啶酯类有机发光体系的典型代表。Gleu等报道了光泽精在碱性条件下可以与活性氧作用产生发光的现象，而且依据条件的不同，可以产生蓝色和绿色两种不同的光[89]。光泽精的ECL性质是1969年由Hercules教授课题组报道的，在电位控制下，光泽精可以与溶液中的溶解氧或过氧化氢作用产生化学发光[90]。基于光泽精优良的ECL性质，它被广泛的应用在分析检测中[91,92]。另一类经典的ECL有机物是酰肼类[93-95]。鲁米诺具有良好的水溶性、稳定性和高的ECL效率，是最早被观察到具有ECL性能的物质之一，也是目前一直被大量研究报道的发光物质[95]。鲁米诺的ECL有阴极和阳极两种，鲁米诺的ECL是溶液中的溶解氧被电还原产生活性氧而引起的；然而，由于鲁米诺在负电位不能被氧化，它的信号通常较弱；鲁米诺的阳极ECL，在没有过氧化氢的参与下，由于水很难被氧化产生活性氧，其信号也通常是较弱的[96,97]。故而，过氧化氢是鲁米诺ECL重要的共反应试剂，它的关键作用在于其能产生至关重要的活性氧自由基，而其它的能够促进活性氧自由基产生的物质也被应用在鲁米诺体系的ECL研究中。一些过氧化物酶、过氧化物模拟酶以及金属纳米粒子被广泛的应用在鲁米诺的发光体系中，显著的提升了它的发光效率，鲁米诺与双氧水的发光机理如下[98-101]：鲁米诺的化学结构决定了它具有良好的水溶性，而且苯环上的伯氨基活性较低，使其不容易被标记，一般的研究通常是将其与共反应试剂过氧化氢一起直接放在检测底液中进行测试，这就导致背景信号较高，而且发光物质与电极界面的距离远，能耗损失大，效率低。鲁米诺在电极上的固载和标记具有重大的研究意义。崔13 西南大学博士学位论文华教授课题组提出了多种固载鲁米诺的方法，取得了较为显著的成果[102]。JingxiWang等以赖氨酸作为配体合成了羧基功能化的铈掺杂氧化锌纳米花，并将其与鲁米诺共价交联，获得了鲁米诺标记的修饰电极，掺杂了铈的氧化锌纳米花能够高效地催化活性氧自由基的产生，从而极大的促进了鲁米诺的ECL信号，提高了传感器的灵敏度[101]。图1-12鲁米诺衍生物的电致化学发光的应用研究[106]Fig.1.12Theschematicillustrationofthefabricationprocessandreactionmechanismoftheself-enhanceN-(aminobutyl)-N-(ethylisoluminol)derivative-basedECLimmunosensor.Copyright2016RSC受限于鲁米诺的分子较小，不利于进一步的修饰，鲁米诺的衍生物ECL研究成为新的发展趋势[103,104]。N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺（ABEI）是一种典型的鲁米诺衍生物，它在远离苯环支链上的氨基具有更强的反应活性，可以被共价交联实现发光物的固载，常被用作鲁米诺的替代物，在ECL传感器研究中广受青睐[97]。ShunbiXie等将ABEI与阿霉素交联，之后通过共价作用嵌入至双链DNA中，依14 第1章绪论靠DNA的自组装形成了具有纳米结构新物质，实现发光分子的固载[105]。此外，XinyaJiang等还将ABEI通过酰胺化反应接上半胱氨酸，再结合钯铱立方体，高效催化鲁米诺衍生物发光的同时，也实现了发光物质的标记（图1-12）[106]。对酰肼类发光物质的标记和固载使电致化学发光传感器变得更加高效、便捷、快速、稳定和简便易行。1.4.2无机体系电致化学发光的无机体系依据其组成主要可以分为过硫酸盐类（S2-2O8）、金属配合物类和金属纳米簇类。金属纳米簇虽然本质上属于金属配合物的范畴，但是它也从属于纳米材料，且其发光性质与量子点相似，所以本节讨论将金属纳米簇归到纳米材料体系。本小节主要介绍金属配合物类和过硫酸盐类物质的电致化学发光研究。金属配合物类的电致化学发光物质有很多，配合物中的金属多是一些具有变价性能的过渡元素，像Ru、Os、Ir、Cr、Cd、Pd、Pt、Re、Mo、Tb、Eu、Cu等[50,107-109]。三联吡啶钌（Ru(bpy)2+3）作为第一个被发现的具有ECL性能的无机配合物，它的应用和研究最为广泛和突出。早在1972年，Bard教授课题组就发现其在乙腈分散液中的ECL的现象，并提出了相应的发光机理，即湮灭机理[110]：随着研究的不断深入，人们还发现了能促进联吡啶钌发光的一系列共反应试剂，并建立了水溶液中的联吡啶钌ECL体系。依据共反应试剂的作用机制，它的电致化学发光可以归纳为“还原-氧化型”和“氧化-还原型”,“还原-氧化型”是发生在发光体系的电极被施加负电位的电压时，它的共发光试剂的典型代表是过硫酸盐[111,112]。Ru(bpy)2++3在负电位被还原成Ru(bpy)3，再与过硫酸根反应，其ECL机理如下[112]：15 西南大学博士学位论文“氧化-还原型”则通常是在工作电极被施加正电位的电压时发生的，它的共反应试剂主要是一些具有还原性的物质，像草酸盐、抗坏血酸、量子点和胺类等物质。胺类物质做为联吡啶钌的ECL共反应试剂是研究最为广泛和成熟的。不同类型的胺类物质，按照伯、仲、叔胺的顺序，促发光的能力依次增强。叔胺类化合物因为其较强的促发光能力在各类的分析检测中应用广泛。HaijuanLi等利用三联吡啶钌-石墨烯-nafion修饰的电极，实现了三丙胺（TPrA）的灵敏检测，它的ECL机理如下[113]：氨基酸类化合物因为其结构中存在氨基基团，也能与三联吡啶钌反应产生ECL信号。在碱性条件下，氨基酸的解离更容易发生，从而会有更多有效物质与三联吡啶钌发生氧化还原反应，促使反应向生成更多的激发态联吡啶钌的方向进行，从而更有利于信号的产生，氨基酸类化合物与联吡啶钌的ECL机理如下[114,115]：16 第1章绪论三联吡啶钌是中心离子钌与三个2,2’-联吡啶配体形成的6配位结构，八面体空间构型的配合物。它的稳定性、水溶性和发光性能都较好。然而，除了2,2’-联吡啶配体外，Ru还可以与许多其它的含N元素配位点的配体配位得到具有ECL特性的配合物。研究者们还借助三丙胺作为共发光试剂，研究了不同配体的钌配合物的ECL性能及其配位效率和发光效率的关系，发展了多种钌配合物发光体在ECL领域的应用[116]。钌配合物配体的研究者们结合了叔胺类化合物的高促发光的性能，开发了一类具有自增强发光性能的钌配合物，将配体结合上含有大量叔胺基团的化合物，不仅改善了其发光性能也提高了原子经济性。图1-13就是近期研究报道的一类具有自发光性能的钌配合物[117]。图1-13自增强的钌配合物电致化学发光的研究[117]Fig.1.13Tris(2,2’-bipyridine)ruthenium(II)(Ru(bpy)32+),nitrogen-dopedcarbonnanodots(NCNDs)andmethylated-NCNDs(mNCNDs)ontheleft,covalentlylinkedRu(bpy)32+-NCNDs(Ru-NCNDs)hybridontheright.Copyright2017Wiley此外，对钌配合物配体修饰的研究也使发光配合物获得了一些新的光学性能[118]。除了对钌配合物配体的修饰外，人们还研究了金属离子与钌配合物配体作用17 西南大学博士学位论文后，对其ECL性能的影响，实现了对特定金属离子的识别检测[119]。同时，多中心金属配合物的ECL性能亦优于单核钌配合物，且由此发展了钌的金属有机框架纳米材料的电致化学发光研究，这些配合物的设计开发和应用为ECL材料的发展开辟了新的方向[50,120,121]。除了钌配合物以外，铱配合物具有和其类似的ECL性质。但是，铱配合物又有别于钌配合物在600nm左右的发光，它的发光响应在470nm左右，能够在较低的电位实现ECL激发，具有较高的发光效率，铱配合物的配体修饰可以有效的改变发射光的波长，在传感器的应用方面具有较大的潜力[50,122]。此外，Ag、Mo、Cd、Zn、Si、Er、Cu、Tb、Al等大量的配合物在电致化学发光研究中也具有举足轻重的地位[50]。前面已经介绍了过硫酸盐是钌配合物的一种重要的共发光试剂。它不仅能够增强钌配合物的发光信号，还可以增强金属纳米簇、纳米材料和量子点类物质的发光。这将在后续的内容进行详细的说明。除此之外，过硫酸盐还是一种常用的无机发光物质，在含有过硫酸盐的缓冲溶液，当工作电极被施加一定的负电位时，可以观察到明显的发光信号，其ECL机理如下[123]：过硫酸盐属于无机盐类，只能在测试溶液中存在，这就会产生背景信号等问题。但是，研究表明很多的有机分子和金属纳米材料都能够显著的增强其电致化学发光信号，像赖氨酸、金纳米粒子、银纳米粒子等金属纳米粒子以及石墨烯等碳类的纳米材料，与此同时过硫酸盐价格低廉易得等优点也提升了研究者对其的关注度[124]。18 第1章绪论1.4.2纳米材料体系随着纳米科学技术的发展，纳米材料在各个科学领域都有广泛的应用。2002年，Bard教授课题组就在Science上首次报道了半导体硅量子点的电致化学发光现象，开辟了纳米材料在ECL研究领域的新纪元[125]。在这之后，相继各种纳米材料被报道具有ECL现象，如雨后春笋般络绎不绝，也由此建立了一系列新的ECL体系。纳米材料类发光物质具有生物相容性好、化学性质稳定、合成成本低和原子经济性高等优点，成为发光分析领域的新宠儿，备受关注。具有ECL性能的纳米材料有很多，下面将从形貌出发主要介绍类石墨烯相氮化碳、量子点和金属纳米簇三类物质的电致化学发光[50,126]。氮化碳指的是一种硬度可以和金刚石相媲美，且由人工合成的新共价化合物。类石墨烯相氮化碳（g-C3N4），是一种新的、具有类似石墨烯的二维薄膜状结构的纳米材料。它合成简便、价格低廉、化学和热稳定性好、无毒且无重金属污染和易于修饰，从而受到广泛关注[127]。最近，类石墨烯相氮化碳的ECL性能被开发研究，它具有阴极发射和阳极发射两种，然而，最常用的是它的阴极发射，过硫酸根作为共反应试剂，其ECL机理如下[128-130]：近期，有关类石墨烯相氮化碳的ECL传感器的设计研究报道较多。DanXiao研究组就报道了基于铜离子对g-C[128,129]3N4发光体系淬灭效应的ECL传感器。金属纳米粒子功能化的g-C3N4复合纳米材料的ECL传感器的报道证明了修饰后的g-C3N4能有效的改进它的性能，为进一步开发和利用打下了良好的基础。XiaojiaoDu等合成的三氧化二铕掺杂的g-C3N4在发光强度和稳定性方面都明显的提升，敏化了g-C2-[131]3N4/S2O8体系的ECL响应（图1-14）。量子点（quantumdots，QDs）指颗粒半径小于激子波尔半径的纳米粒晶，是一种重要的低维半导体材料，属于三维尺度限域的零维纳米材料。它不是单纯的尺寸小，而是要求其三个维度的尺寸，都必须小于材料内部的电子费米波长，直径常在2到20纳米之间[132]。量子点内部电子在各个维度上的运动都受到其尺寸的限19 西南大学博士学位论文制，所以具有非常明显的量子限域效应。这种效应使得其内部的电子和空穴被限制，连续能带结构变为分立能级结构，类似于多环芳烃的能级结构。故而，量子点也拥有类似于多环芳烃类物质的光学性质，但研究表明它又优于传统的有机荧光分子，在多个研究领域都有广泛应用[133]。图1-14氮化碳/过硫酸根的电致化学发光体系应用研究[131]Fig.1.14IllustrationoftheFabricationandMechanismoftheECLAptasensor.Copyright2018ACS有关量子点的ECL研究始于硅量子点，随后硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化锌量子点和二硫化钼量子点等重金属量子点以及石墨烯量子点和碳量子点（有的研究者也将碳量子点列为石墨烯量子点）均被观察到具有ECL性能，并且多以过硫酸根作为ECL共反应试剂[134-137]。量子点的发光是激子湮灭产生的，即电子和空穴复合放出光子的发光。当物质被激发时，价带产生空穴，导带多出电子，电子和空穴通过带内驰豫，分别进入导带的底部和价带的顶部，随后电子和空穴复合放出光子，称为本征发光或带边发光[138,139]；如果量子点本身存在缺陷，电子和空穴就可能会在缺陷的能级中复合放出光子，为缺陷发光[140,141]。根据激发方式也就是激子产生方式的不同分为光致发光（PL）、电致发光（EL）和电致化学发光（ECL）。量子点的ECL是以缺陷发光为主，它的缺陷主要来源于尺寸效应带来的表面原子占比高使键悬空和结晶不完美。当然，缺陷也对发光存在一定的副作用，所以必须有效的控制才能得到高ECL性能的量子点。对于纤锌矿型和闪锌矿型的ZnSe20 第1章绪论量子点的ECL性能的比较研究表明合理调控量子点的缺陷对提高量子点的ECL性能大有裨益（如图1-15）[142]。图1-15ZnSe量子点的电致化学发光机理示意图[142]Fig.1.15SchemeoftheECLmechanisminWZZnSeNCs.ZnSe•−andZnSe*representnegativelychargedandexcited-stateWZZnSeNCs,respectively.Copyright2016ACS图1-16氮参杂的石墨烯量子在电致化学发光传感器领域的应用研究[143]Fig.1.16SchematicdiagramsofthesensorandtheECLenhancementmechanismoftheself-enhancedN-CQDs:(A)thenickingenzymesNb.BbvCIMediatedsignalamplification(NESA);(B)fabricationofthebiosensor:(a)modifyingGCEwithGO/Aucomposite,(b)assemblyofHP2,(c)incubationofMCH,(d)theformingofsignalenhancer.Copyright2017Elsevier不仅如此，量子点的包裹复合和元素参杂也为其在ECL研究领域的应用带来21 西南大学博士学位论文新的契机。CdTe/CdS、CdSe/ZnS和CdSeTe/ZnS等复合量子点在ECL传感器的应用研究中络绎不绝；氮元素和硫元素参杂的石墨烯量子点也表现出了较好的ECL性能。QiaoLiu等研究报道了利用氮参杂的石墨烯量子点构筑的物传感器，实现了对microRNAs的灵敏检测[143]（图1-16）。截止目前，对量子点的ECL研究还处在初级阶段，改善已有的量子点性能，开发新型的量子点体系，以及探索它们在分析检测中的应用，对于进一步扩展量子点的研究应用乃至科学发展都有重要意义。金属纳米簇是由几个至百个原子组成的一类金属纳米颗粒，它的粒径在2nm以内，尺寸接近电子费米波长，具有较好的发光性质。由于金属纳米簇超小的尺寸、分子式的行为、理想的光物理性质、易于合成、低毒和生物相容性好等优点应用广泛，但其研究报道以荧光领域居多，电致化学发光领域较为稀少。与量子点相似，金属纳米簇也具有ECL性能，首次被研究报道的具有ECL性能的金属纳米簇是银纳米簇[144]。图1-17铜纳米簇在电致化学发光传感器领域的应用研究[147]Fig.1.17SchematicshowingthepreparationprocessofCuNCsandthePhotoandtypicalHRTEMimageofthepreparedCuNCs(A),sketchdiagramoftheSensingplatformforDAdetectionbasedontheCuNCs/HZECLSystem(B),andproposedECLenhancingmechanismoftheCuNCs/HZSystemandECLquenchingmechanismbyDAtowardtheCuNCs/HZSystem(C).Copyright2018ACS目前，在ECL研究领域中，金纳米簇是被研究和应用的最多的金属纳米簇[145]。金纳米簇可以在不同的电压范围以三丙胺作为共反应试剂产生ECL。吴丹教22 第1章绪论授研究组将金纳米簇包裹在氧化石墨烯表面，构建了夹心型的ECL免疫传感器[146]。除了金银纳米簇，铜纳米簇的ECL机理和应用研究也在近期被报道，作者通过优化实验合成了稳定的铜纳米簇，并研究了它在水溶液中的ECL性能，发现水合肼可以作为其理想的共反应试剂显著增强其ECL信号，并基于此构建了一个灵敏的生物传感器用于多巴的检测（图1-17）[147]。1.5电致化学发光传感器中的信号放大在分析化学的应用研究中，提高检测的灵敏度是研究者们追寻的目标，而ECL传感器对灵敏度的要求更高。为了提高ECL传感器的检测灵敏度，各种信号放大策略相继出现并被成功运用，而在高性能的传感器中，都拥有不止一种信号放大，多种信号放大策略联用为研究者带来新的契机。下面将简要的从以下三个方面来介绍相关的信号放大技术。1.5.1生物相关的信号放大生物相关的信号放大技术是在生物传感器的构建中应用最多的一类。它主要包括酶催化反应和由DNA参与的放大技术。酶催化反应的信号放大主要是将相应的氧化酶或脱氢酶等引入到传感器的构建中，通过酶催化产生共反应试剂，或者催化共反应试剂产生活性中间体，提高反应效率，从而实现信号放大的一种方式[148]。典型的代表是以鲁米诺作为发光物质的酶传感器，利用氧化酶产生鲁米诺的高效共发光物质过氧化氢，过氧化物酶进一步催化过氧化氢生成活性氧自由基，从而显著的提高了其ECL信号[97]。DNA参与的放大技术随着生物科学领域的高速发展和各学科的相互交融是近年来应用最为广泛的，包括目标物循环放大、滚环放大、链置换扩增、杂交链式反应和催化发夹自组装等；利用了DNA易于实现扩增、复制和自组装的特点，将单分子的信号转化输出，具有显著的信号放大能力。文献报道借助目标DNA链引发的杂交链式反应，在修饰电极表面引入了大量且无限延伸的DNA双链结构，这些DNA双链结构可以提供大量的嵌入位点，以提高发光物邻菲罗啉钌的固载量，实现ECL信号放大[149]。HuifangZhang等研究报道了一个超支化的滚环ECL信号放大策略，用于赭曲霉素A的原位检测[150]。QiumeiFeng等通过一个表面控制的DNA自组装纳米结构支架，作为原位DNA装配放大平台，用于信号放大，并将其应用在ECL生物传感的构筑中[151]（如图1-18所示）。23 西南大学博士学位论文图1-18生物相关的信号放大策略在电致化学发光传感器领域的应用研究[151]Fig.1.18Schematicrepresentationof(A)theassemblyofHDNS;(B)theconjugationofGODtoHairpin2.(C)insitusurface-confinedDNAassemblyamplificationECLsensorconfigurationstrategybasedonDNAnanostructuralscaffoldsforthedetectionofDNA.Copyright2018Elsevier1.5.2共反应试剂参与的信号放大在ECL传感器的构建中都需要共反应试剂的参与，从共反应试剂的方向寻求信号放大策略一直备受瞩目。钌ECL体系高效的共反应试剂研究是最为突出的。钌配合物可以与多种物质产生ECL信号，其更高效的共反应试剂也一直层出不穷。从伯、仲、叔胺的不同增强，到联吡啶钌/三丙胺灵敏ECL体系的建立，再到量子点作为钌共反应试剂的探索，都无不凝结着研究者的热情与辛劳。自增强型ECL物质的出现更是研究者孜孜不倦追求的结果。研究者将叔胺基团引入到钌配合物的分子结构中，极大的缩短了共反应试剂与发光体间的电子传输距离，电子转移效率大幅度提高，获得较强ECL信号的同时，用其构建的传感器也更为简便。袁若教授课题组通过DNADendrimer纳米结构，高效固载具有分子开关和自增强性能的钌配合物，用其构建的生物传感器达到了高灵敏的检测效果[152]。随后，该课题组利用超分子聚合物的键合作用，制备了自发光的中空钌纳米微球，更是开辟了一个新的设计高性能ECL材料的途径（图1-19）[153]。不仅如此，在多年研究ECL传感器的基础上，该课题组还提出了共反应促进剂的概念，并将其成功的应用在量子点/过硫酸根、银纳米簇/过硫酸根和红荧烯/溶解氧等的ECL传感器的构建研究中[88,154]。24 第1章绪论图1-19自增强型发光探针在电致化学发光传感器领域的应用研究[153]Fig.1.19SchematicIllustrationoftheAptasensor:(A)SynthesisoftheRu-HPNSsand(B)WorkingPrincipleoftheAptasensorforMUC1Detection.Copyright2018ACS1.5.3纳米材料的信号放大纳米材料具有良好的电学、光学和化学催化性质、比表面积大、导电能力强以及生物兼容性好，被赞誉为二十一世纪最有前途的材料。在传感器的构建中，基于其优良的性能发挥着重要的作用，在ECL传感器的研究中，纳米材料更是不可或缺。纳米材料处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸范围（一般在1~100nm）或由其基本单元构成材料的总称。在ECL传感器的应用研究中，除了作为发光物质外，还可以作为固载基质和催化反应。纳米材料在ECL传感器的构建中都起着不止一种作用，同样的，也都不止一种纳米材料被用在ECL传感构建中。碳纳米材料、金属纳米材料及复合纳米材料作为信号放大策略几乎存在在每一个ECL传感器中。25 西南大学博士学位论文碳纳米材料主要有富勒烯、石墨烯、碳纳米管以及它们的衍生物。富勒烯的应用研究以C60为主。C60是由60个碳原子组成的空心球状分子，每个C60分子是由12个正五边形和20个正六边形组成的极为对称的球形结构，该分子中存在共轭的离域大π键，是良好的电子受体。石墨烯是一种具有二维平面结构的碳纳米材料，它以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状的晶格平面薄膜结构，是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。碳纳米管是呈六边形排列的碳原子构成的几层到几十层的同轴圆管结构，可据层数分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米材料独特的电子结构决定了它们具有较大的比表面积、良好的导电性、高机械强度、易于修饰和生物相容性好等优异性能，可用于高灵敏的ECL传感器的构建。因此，人们采用多种方法对其进行化学修饰、掺杂、改性，或与其它纳米材料进行复合，制备得到功能化碳材料，极大地丰富了碳材料在ECL传感器中的应用。金属纳米材料主要是以Pt、Pd、Au、Ag、Cu、Zn、Fe等金属元素参与构成的纳米颗粒，可以是一种金属元素也可以是多种元素复合的纳米材料。稀土类金属纳米材料近年来也有不少研究报道。它们由于具有良好的导电性、导热性以及纳米材料的通性引起了研究者的浓厚兴趣，在催化、光学、电子、传感及生物医学等重要领域得到了广泛的应用。金属纳米材料表面具有很多不饱和配位的活性原子，能够与有机分子发生配位反应，在传感器的构建中可用于固载基质。此外，贵金属纳米材料还具有较好的电催化活性，可催化ECL反应放大信号。碳纳米材料和金属纳米材料都有其各自的优点和局限性，为了使纳米材料的性能得到更大的发挥，近年来，科研工作者一直致力于获得复合的纳米材料，不仅保留其原本的特性，相互间协同作用使得其具有更加优良的性能。SeyyedMehdiKhoshfetrat等研究报道了简易的可视化ECL传感器，该传感器借助了银纳米粒子参杂的氧化石墨烯，以及金纳米粒子功能化的磁性四氧化三铁纳米粒子，构建了鲁米诺/过氧化氢体系的ECL传感，用于黄曲霉毒素的检测，并获得了较为满意的结果[155]。LeiYang等报道了一个夹心法的免疫传感器，实验中采用三维的Pd纳米粒子功能化的石墨烯气凝胶，该物质在固载ECL试剂钌的同时也催化ECL信号的产生，同时，金纳米粒子功能化的四氧化三铁纳米支晶不仅固载抗体也能放大ECL信号，实现了前列腺特异性抗原的灵敏检测[156（图]1-20）。在ECL传感器的研究报道中，纳米材料发挥的作用多种多样。纳米材料的掺杂、修饰、改性等更进一步扩展了它的多种可能性。26 第1章绪论图1-20复合纳米材料在电致化学发光传感器领域的信号放大研究[156]Fig.1.20Schematicillustrationfor3Dnanostructuredpalladium-functionalizedgraphene-aerogelsupportedFe3O4forEnhancedRu(bpy)32+-basedECLImmunosensingofprostatespecificantigen.Copyright2017ACS图1-21纳米材料在电致化学发光传感器中的应用研究[157]Fig.1.21Schematicrepresentationof“dual-potential”ratiometricECLstrategybasedonenhancingandquenchingeffectbyG-quadruplex/heminandAu-Luminolbifunctionalnanoparticles.Copyright2018Elsevier纳米材料结合生物学研究能有效的控制物质间的距离，研究表明纳米材料与27 西南大学博士学位论文发光体间的距离不同，其作用也不同。当纳米材料与发光物质在适当的距离范围内时才能够增强发光，距离缩短时则会发生淬灭效应。这类现象被用在ECL能量共振转移中，设计具有双信号的ECL生物传感器。另外，同一种纳米材料在不同的发光体系中，其发挥的作用也是不同的（图1-21）[157]。所以，对纳米材料的引入和应用要做深入考究，不能一概而论，需要不断的探索和研究。1.6本文的研究思路综上所述，近年来，电致化学发光的技术取得了蓬勃发展，作为一种灵敏且高效的分析检测手段，在生命分析、食品医药和环境科学等方面备受关注。但是，对ECL传感器的研究仍有较大的发展空间，尤其是在结合了纳米技术和生物技术之后，对其开发应用以及作用机制的探讨更是充满挑战。目前的ECL传感器研究多是集中在酶传感器、适体传感器、核酸传感器和金属离子传感器等方面，而在化学小分子尤其是手性分子的识别研究领域中仍比较稀少。本论文结合手性识别传感器的设计研究思路，利用纳米材料和生物科学技术，构建了具有手性识别性能的ECL传感器，以用于对氨基酸对映异构体和手性药物分子对映异构体的识别与检测。研究工作主要从以下几个方面展开：1.碳纳米管主要是由呈六边形排列的碳原子构成的数层到数十层的同轴圆管组成，属于一维碳纳米材料，具有许多优异的性质。在分析化学领域，特别是在构建ECL传感器方面具有独特的优势。金属纳米材料的优异性使其在催化、电子、生物医学和传感等领域也得到重要应用。环糊精的分子结构是略呈锥形的中空圆筒立体环状，外缘亲水而内腔疏水，可以作为主体包络各种客体分子，常用在手性识别的研究领域。本实验对羧基化的多壁碳纳米管进行修饰，合成了金铂纳米颗粒修饰的碳纳米材料，使其表面具有可修饰性。利用金属纳米粒子的配位结合能力连接手性选择剂巯基化的β-环糊精，并将其与联吡啶钌混合修饰于电极上，环糊精对抗坏血酸和异抗坏血酸的选择性作用，影响了修饰电极表面的电子传输，从而影响了联吡啶钌/抗坏血酸体系的电致化学发光，实现了抗坏血酸和异抗坏血酸的ECL手性识别，构建了一个新型的固态ECL手性识别传感器。2.富勒烯C60是研究较多的一类球状碳纳米材料，它在电学和光学领域具有广泛的应用。本实验利用溶剂交换相转移的方法制备C60纳米颗粒水溶液，再对其表面进行功能化用于信号放大。金属有机框架（MOF）是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，它可以通过调配金属中心或有机配体获得结构和功能多样性的物质。本文利用联吡啶钌的衍生物28 第1章绪论与金属镉盐组装了一个具有ECL性能Ru-MOF纳米花。该纳米花与硫化镉量子点作用产生阳极的ECL信号，同时色氨酸对映体也与钌配合物具有阳极的ECL信号，二者的竞争性作用构筑了ON-OFF型的ECL传感。色氨酸对映体由于钌配合物的电化学对映选择性达到了ECL手性识别的效果。Ru-MOF纳米花的固态手性传感的构筑拓展了金属有机框架纳米材料在电致化学发光领域的研究应用，为电致化学发光的发展带来新契机。3.量子点是一类重要的低维半导体材料，又称为半导体纳米晶，具有明显的量子效应。碳量子点从2004年发现至今，由于其独特的结构及光学性质，用在各个领域的研究中，发展迅猛。在ECL传感中，量子点多是作为发光物质，其用在信号放大中的研究较少。本实验设计合成以碳量子点和鲁米诺还原的银纳米粒子通过键合作用结合在一起的复合纳米材料，并将其修饰于电极上，应用在鲁米诺/过氧化氢发光体系的ECL传感器的构建中。纳米材料与发光体的结合有效的缩短了电子传输距离，减少了能量损失，达到了较为满意的信号放大效果。特异性的氨基酸氧化酶通过与银纳米粒子的作用被修饰在电极上，通过特异性的选择作用与被测物反应，原位产生共发光试剂过氧化氢，更是实现了高选择性、高灵敏度的固态电致化学发光手性传感器的构筑。4.电致化学发光物质除了钌配合物和鲁米诺外，类石墨烯相氮化碳具有良好的光催化性能是目前研究较为热门的一类环境友好的纳米材料。相比于其它的电致化学发光物质，它具有无毒、来源丰富、制备工艺简单、热稳定性和化学稳定性好、易于修饰等优点。氮化碳的参杂改性能够带来新的优异性能，物理复合改性是最为方便的改性方法，其与复合物质之间经过充分接触后形成异质结，使其具有独特的优点。从ECL手性传感器的设计角度出发，实验设计通过物理复合改性修饰氮化碳，利用氮化碳复合金属盐碳酸镉作为兼具有识别效应的发光物质，并用其制备修饰电极，与过硫酸根共发光，识别手性药物普萘洛尔，同时，也借助紫外可见吸收光谱的测试数据说明了这种识别效应的可靠性。5.电致化学发光作为一个年轻的研究领域，其还具有较大的发展空间。电致化学发光新材料的开发与应用还有待拓展与完善。量子点类ECL材料在近年来更是异军突起，无机类ECL材料虽然报道的有多种金属类物质，但对它们的研究多是停留在钌配合物上。在ECL研究中，锌离子具有较好的促发光能力，但其发光性能的研究仍鲜有报道。樟脑酸是医药中间体，常用作旋光体拆分剂。实验结合ECL手性传感器的构筑，设计合成一个兼具发光和手性识别性能的樟脑酸锌配合物，并用其制备修饰电极，研究了它的ECL性能。实验发现樟脑酸锌修饰电极，29 西南大学博士学位论文在胺类的缓冲溶液中具有较好的ECL响应。实验利用该ECL体系构建了一个信号减小型的ECL手性传感器，实现了对手性药物普萘洛尔对映异构体的灵敏检测。本实验开发了新型的电致化学发光体系，为电子化学发光手性传感器的研究和应用提供了新的契机和研究方向。30 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸2.1引言近年来，电致化学发光法（ECL）已经发展成为一种重要的高效分析方法。它具有选择性好、灵敏度高、仪器简单以及良好的可控性等优点，被广泛应用于生物、化学分析等研究领域[49,50]，快速、敏感和可控的ECL传感器用于检测生物大分子的研究也多见报道[51,52]，但鲜少有报道应用ECL传感器进行手性识别，或基于手性选择设计ECL传感用于手性化合物的检测[57-59]。手性是自然界重要的基本属性之一，生命系统的活动更离不开手性分子的参与，例如具有手性的DNA、RNA、蛋白质和氨基酸等都参与了人体中的生理反应。大量的生活实践和研究报道表明，不同构型的手性对映异构体的生理作用不同，因此手性对映异构体的分离、识别十分必要[158]。手性识别在探索生物分子的相互作用中起着非常重要的作用，它为科学家们更好地理解生物分子的功能提供了详细的信息[159]。为了实现有效的手性识别，其关键步骤是手性界面材料的制备和构建[160,161]。β-环糊精（β-CD）是由七个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1，4-糖苷键连接而成的环状低聚糖，具有外亲水内疏水的特性，其疏水空腔可以通过非共价键作用包络与其腔体形状、大小适宜的客体分子，形成主-客体包埋复合物，实现对有机分子、无机分子和生物分子等的识别，因此它被广泛用作手性选择剂，用于构建手性传感界面[162-165]。β-CD衍生物可以与纳米材料结合改性获得新的功能材料，表现出优异的性能，用于ECL传感器的构建实现立体选择性的识别目的。碳纳米管和金属纳米粒子等纳米材料因其高比表面积、低成本、高导电性和优异的电催化活性，在化学和生物传感器中得到了广泛应用[166,167]。它们可以通过分子间的作用力结合其它分子物质，形成新的功能化纳米材料。像金属纳米粒子可以通过M-S或M-N键与含有巯基或氨基的分子结合，使其功能化[168,169]。此外，研究发现，Au/Pt纳米颗粒可以作为模拟抗坏血酸氧化酶催化抗坏血酸氧化产生抗坏血酸自由基[170,171]。抗坏血酸(AA)俗称维生素C，是一种酸性己糖衍生物，因发现可以用于治疗坏血病而得名，是高等灵长类动物的的必要营养素，可作为一种抗氧化剂，保护身体免于自由基的威胁，同时也可以作为一种辅酶[172]。AA还具有增强人体免疫的作用，能促进胶原蛋白的形成而美白皮肤，也可用于预防感冒，同时AA还与跟肝脏有关的疾病密切相关，补充维生素C是保护肝功能的重要措施之一。研究还发现，31 西南大学博士学位论文AA对治疗关节炎也有一定疗效[173]。异抗坏血酸(IAA)是非天然的经由人工合成的化合物，它对坏血病的疗效仅为AA的6%左右，它的生理作用弱于AA，但其抗氧化性能优于AA，IAA常作为食品添加剂，在肉制品中应用广泛[174,175]。目前，对AA与IAA的识别检测有高效液相色谱法、毛细管电泳法、分子印迹法和电化学方法等[176-179]。相比而言，电致化学发光法具有速度快、操作简单、成本低等优点，正日益成为研究手性识别的重要途径[56-59]。因此，在本项工作中，设计ECL传感器用于AA和IAA的对映选择性识别。通过混合金/铂碳纳米管复合纳米材料、三联吡啶钌化合物（Ru(bpy)2+3）和巯基化β-环糊精制备了功能化纳米复合材料，研究了该纳米复合材料对AA和IAA的选择性作用。2.2实验部分2.2.1试剂与材料二氯三（2，2'-二吡啶）合钌（II）六水合物（Ru(bpy)3Cl2·6H2O）购于苏州纳凯科技（中国，苏州）；短-羧基化碳纳米管（MWCNTs，直径20~30nm，长度0.5~2mm,纯度95%）购买于南京纳米先锋科技有限公司（中国，南京）；(3-氨丙基)三甲氧基硅烷（APTMS）、氯金酸（HAuCl4•4H2O）和氯铂酸（H2PtCl6•6H2O）购买于百灵威试剂公司（中国，北京）；Nafion（5%）购买于西格玛试剂公司（中国，北京）；四乙氧基硅烷(TEOS)、抗坏血酸（AA，99%）和异抗坏血酸（IAA，99%）购买于阿拉丁试剂公司（中国，上海）；巯基化-β-环糊精（β-CD-SH）购买于智源试剂公司（中国，山东）；聚乙烯吡咯烷酮(PVP‚K30)，柠檬酸钠、氨水、硼氢化钠、无水乙醇、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠（Na2HPO4）和氯化钾（KCl）购于北碚试剂厂（中国，重庆）。实验制备0.1mol·L-1不同pH值磷酸盐缓冲液（PBS，由0.1mol·L-1KH-12PO4、Na2HPO4配制，含有0.1mol·LKCl作为支持电解质）。实验中使用的其余化学试剂均为未经进一步纯化的分析纯试剂。所有实验用水均为超纯水，实验控制在室温下进行（25±0.5°C）。2.2.2仪器利用MPI-E型电致化学发光分析仪（西安瑞迈电子科学技术有限公司，中国）和CHI604D电化学工作站（上海辰华仪器公司，中国）分别进行ECL和电化学检测。检测过程中使用三电极体系，即用Ag/AgCl（饱和KCl）电极作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰的或裸玻碳电极（GCE，Φ=4mm）作为工作电极。32 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸使用UV-2450紫外可见分光光度计（岛津，日本）进行紫外可见光吸收光谱的检测（UV-vis）；通过S-4800场发射扫描电子显微镜（FE-SEM，日本东京）表征不同纳米材料的微观形貌；使用傅里叶变换红外光谱仪（美国，Perkinelmer公司）获得红外光谱数据。2.2.3金铂碳纳米管纳米复合材料（GP-CSCN）的制备实验中使用的玻璃器皿均依次用王水和超纯水洗涤干净。纳米金溶胶的制备参照文献[180]。首先，1mLHAuCl4溶液（1wt%）稀释至100mL，加热煮沸，然后在不断地搅拌下加入3mL柠檬酸钠溶液（1%），将得到的混合溶液保持沸腾30min。溶液的颜色逐渐变深，得到酒红色的溶液，冷却至室温，该方法制得粒经约为12nm的金纳米粒子。参照文献制备复合纳米材料[181]。首先，称取3.0mgMWCNTs和75mgPVP溶于15mL去离子水中，得到PVP修饰的MWCNTs，离心并将其重新分散于无水乙醇中。在搅拌下加入2.0ml氨水和100µLTEOS溶液。6小时后，再加入40µLAPTMS和40µL氨水。8小时后，加入80ml金纳米溶胶，继续搅拌2小时。将得到的溶液离心，并用超纯水洗涤3次后，再次分散至超纯水中，并将其加热煮沸。再向其中依次加入2mL1%H2PtCl6、3mL新鲜配置的1%柠檬酸钠和0.2mol·L-1AA(1mL)，最终获得金铂碳纳米管复合纳米材料的悬浮液，离心、水洗，并重新分散至nafion(0.5%)溶液中，于4°C下储存备用（GP-CSCN）。2.2.5修饰电极制备将GP-CSCN纳米复合材料和β-CD-SH以及Ru(bpy)2+3充分混合均匀，得到兼具电致化学发光性能和手性选择性能的复合纳米材料（记为：Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN）。在电极修饰之前，首先，将玻碳电极（GCE，Φ＝4.0mm）依次用1.0、0.3和0.05μm的Al2O3抛光粉在麂皮上反复地打磨和抛光，用超纯水洗涤，并依次用乙醇和超纯水超声清洗，于室温自然晾干备用。随后，再在经抛光打磨清洗过的裸玻碳电极表面滴涂3µLRu-β-CD-SH-GP-CSCNN纳米复合材料，于室温下自然晾干，得到修饰电极（Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE）。33 西南大学博士学位论文2.2.6修饰电极与抗坏血酸和异抗坏血酸的作用图2-1Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE电极修饰示意及对AA和IAA的ECL响应Fig.2.1TheproposedECLsensorandthedifferenceECLsignalstowardsAAandIAA将Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE置于5.0mmol·L-1AA或IAA的PBS溶液（pH=8.5）中进行ECL测试，记录响应信号，测试的电压范围为0.2~1.25V，扫描速度为100mV·s-1。电极的修饰示意及它对AA和IAA的响应如图2-1所示。2.3结果与讨论2.3.1不同纳米材料的光谱特性和表面形貌紫外-可见吸收光谱（UV-vis）被广泛应用于研究纳米材料的光谱学性质，扫描电子显微成像技术（SEM）则展示了纳米粒子的表面形貌和颗粒的分布状态。图2-2A提供了金纳米粒子与碳纳米管复合前（曲线a）和后（曲线b）的紫外吸收光谱。对于金纳米粒子而言，其等离子体带的吸收出现在515nm处，当其负载在碳纳米管上之后，在524nm处获得更宽的吸收峰，略微产生红移，这是由于吸附在碳纳米管上的金纳米粒子间的相互作用造成的，表明金纳米粒子与碳纳米管的复合[182]。图2-2B是用SEM表示出的纳米复合材料GP-CSCN的表面形貌。我们看到存在管状结构的物质和两种不同粒径的纳米颗粒，10纳米左右的小颗粒为金属金纳米粒子，稍大的球状颗粒为金属铂纳米粒子，管状物质为碳纳米管，两种粒径的纳米颗粒附着在管状结构的外围，有的甚至将管状物质包裹起来[180,181]。图2-2C是用SEM表示出的修饰电极的纳米复合材料Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN的表面形貌。从图中可以看出复合材料具有较好的呈膜性，且各组分分布相对均匀。34 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸0.60524Ab0.450.30c515aAbsorbance0.150.00400500600700800Wavelength/nm图2-2（A）不同纳米材料的紫外吸收光谱：(a)金纳米粒子、（b）金纳米粒子碳纳米管复合纳米材料和（c）碳纳米管;（B）金铂碳纳米管复合纳米材料的SEM表征;（C）修饰电极复合材料Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN的SEM表征Fig.2.2(A):UV-visspectraof(a)goldnanoparticles,(b)theas-preparedgoldnanoparticlesupportedcoaxialnanocablesand(c)coaxialnanocables.(B):TypicalSEMimageofthegold/platinumhybridnanoparticlesupportedcoaxialnanocables.(C):TypicalSEMimageofRu-β-CD-SH-GP-CSCNNcomposites2.3.2电致化学发光法研究修饰电极与AA和IAA的作用将制备好的修饰电极分别置于含有5.0mmol·L-1AA或IAA的0.1mol·L-1PBS（pH=8.5）中进行ECL测试。如图2-3A所示，AA（曲线a）和IAA（曲线b）的ECL信号强度间存在较大差异，其中AA的ECL信号强度明显大于IAA。结果表明修饰电极对AA和IAA具有选择性作用，即存在手性识别。为了进一步讨论这种选择性作用，实验研究了不同材料修饰电极对AA和IAA的ECL响应。在没有金铂碳纳米管复合纳米材料修饰时，修饰电极测试的ECL信号略弱且差异较小（图2-3B所示）；当没有环糊精修饰时，不仅获得的ECL信号略弱，且AA和IAA的ECL信号基本不存在差异（图2-3C所示）。这就表明β-环糊精是AA和IAAECL信号产生差异的主要原因，在该体系中充当手性选择剂，它可以选择性地将AA或IAA捕获到腔体内，影响ECL信号强弱，若缺失可造成ECL强度下降[183,184]。金铂碳纳米管复合纳米材料在该修饰电极中，不仅可促进巯基化的β-环糊精的固载，提高传感器的选择性，而且通过对AA和IAA的催化，35 西南大学博士学位论文加速了电子传输，起到信号放大的作用。结果表明，金铂碳纳米管复合纳米材料和巯基化的β-环糊精之间的协同效应不仅使ECL信号增强，也增加了选择性[181,183]。图2-3AA（a）和IAA（b）对不同修饰电极的ECL响应：（A）Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE，（B）Ru-β-CD-SH-nafion/GCE，（C）Ru-GP-CSCN-nafion/GCEFig.2.3.ECLintensity-potentialcurvesof(A)Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE,(B)Ru-β-CD-SH-nafion/GCEand(C)Ru-GP-CSCN-nafion/GCEin5mmol·L-1(a)AAand(b)IAA,0.1mol·L-1PBS(pH8.5)wasused(insets:ECLintensity-timecurves,correspondingly)2.3.3pH的响应研究100008000a6000b4000ECLintensity/a.u.20007.07.58.08.59.0pH图2-4修饰电极Ru-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCE对(a)AA和(b)IAA在不同pH值下的ECL响应值Fig.2.4.TheeffectofpHontheECLintensitiesoftheRu-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCEin5mmol·L-1(a)AAor(b)IAA为了获得对AA和IAA更高效的识别，实验研究了pH值对传感器的影响（图2-4）。pH值在7.0到9.0的变化范围内，AA（曲线a）和IAA（曲线b）的ECL信号强度间存在一定的差异，其中AA的信号强度明显大于IAA，较高的ECL强度和最佳的识别效果出现在pH8.5。这是因为OH-可参与Ru(bpy)2+3和AA/IAA的ECL反应，且AA或IAA与β-CD-SH形成的包合物对pH敏感[183]。因此，后续36 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸实验选择pH值为8.5的PBS。2.3.4电致化学发光机理研究文献报道，AA可以参与Ru(bpy)2+3的ECL反应，充当它的氧化-还原型共反应试剂，增强Ru(bpy)2+[185,186]3的ECL信号。IAA与AA仅是手性中心的不同，也具有相似的与Ru(bpy)2+[187]3作用产生ECL信号的能力。在缓冲溶液中，H2A（AA和IAA的缩写）分离形成单阴离子，HA-被氧化形成抗坏血酸自由基（HA）。由于HA是一种强酸（pKa=−0.45），它随后继续分解产生一个高还原性物质抗坏血酸的阴离子自由基（A•−），当电位扫描从0.2到1.25V时，Ru(bpy)2+3在电极表面被氧化为Ru(bpy)3+3，然后通过高能电子转移，抗坏血酸的阴离子自由基与Ru(bpy)3+2+2+3反应，形成激发态*Ru(bpy)3，*Ru(bpy)3衰变到基态，发出光（hυ）。具体反应过程如下：2.3.5手性识别机制探究实验采用紫外可见吸收光谱技术来考察了不同物质的紫外吸收光谱。AA和IAA分别与混合物β-CD-SH-GP-CSCN（β-CD-SH混合GP-CSCN）在PBS（pH8.5）中作用，以验证复合材料对AA和IAA的识别。如图2-5所示，AA和IAA的紫外最大吸收峰在266nm，这与其结构中的二羟乙基和内酯基团相关（图2-5a37 西南大学博士学位论文和b）。β-CD-SH和GP-CSCN在此区间则无吸（图2-5c）。β-CD-SH-GP-CSCN分别混合AA（β-CD-SH-GP-CSCN/AA）和IAA（β-CD-SH-GP-CSCN/IAA）后的最大吸收峰出现略微的蓝移并伴随着强度的增加，其中β-CD-SH-GP-CSCN/AA增加略多（图2-5a’和b’）。这是由于AA和IAA可与β-CD-SH-GP-CSCN形成了不同的包合物而造成的吸收差异[183,184]。1.0a'2620.8b'0.6266b0.4aAbsorbance0.2c0.0240255270285300Wavelength/nm图2-5不同材料的紫外可见吸收光谱：(a)AA,(b)IAA,(a’)β-CD-SH-GP-CSCN/AA,(b’)β-CD-SH-GP-CSCN/IAA,(c)β-CD-SH和GP-CSCN的混合物Fig.2.5.UV-visspectraofdifferentmaterials(a)AA,(b)IAA,(a’)β-CD-SH-GP-CSCN/AA,(b’)β-CD-SH-GP-CSCN/IAA,(c)themixtureofβ-CD-SHandGP-CSCN(0.05mmol·L-1AAandIAA,0.1mol·L-1PBS,pH8.5)修饰电极与AA和IAA产生手性识别的原因源于分子间作用力，如氢键、偶极和空间位阻等[39-44]。环糊精可以与客体分子通过疏水作用、范德华力或氢键的作用结合[188,189]。由于AA和IAA的空间结构的不同，β-CD与其作用的模式也存在一定的差异。在纳米材料GP-CSCN的催化作用下，AA能更好的与β-CD-SH的空腔匹配[170]，较多的AA分子进入环糊精的腔体中，余下较少的AA因为自淬灭效应可以与Ru(bpy)2+[190-192]3产生较强的ECL信号，从而产生立体选择性的差异。2.3.6传感器的应用实验研究了该修饰电极在优化条件下，与一系列浓度的AA和IAA的ECL信号响应。由于在较高的H2+2A浓度下，Ru(bpy)3-H2A的ECL体系具有自淬灭效应[190]，因此，获得的ECL信号强度随着AA和IAA浓度的增加而减小，测试结果见图2-6。在3.5×10−3~7.5×10−3mol·L-1的浓度范围内，ECL强度与AA和IAA浓度分别呈线性相关，线性方程分别为I2AA=17930.15-1157.84c（R=0.9974）和IIAA38 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸=12035.50-1168.00c（R2=0.9964），且该ECL传感器对AA具有较高的ECL响应。12000Ia=17930.15-1757.84ca1200090002f6000R=0.99743000ECLintensity/a.u.900000.30.60.91.21.5Potential/V6000a120009000ba30006000Ib=12035.50-1168.00cfECLintensity/a.u.3000ECLintensity/a.u.20R=0.99640.30.60.91.21.50Potential/V-8-7-6-5-4-3-1-c/mmol.L图2-6传感器对不同浓度的(a)AA和(b)IAA的响应Fig.2.6.Thecalibrationplotswithincreasingconcentrationsof3.5,4.0,5.0,6.0,7.0and7.5mmolL−1for(a)AAand(b)IAAdeterminationin0.1molL−1PBS(pH8.5)(insets:ECLintensitiesofAAandIAAwithdifferentconcentrations,respectively)表2-1对该传感器与已报道的检测识别AA和IAA的文献进行了比较和分析。本实验设计的具有立体选择性的ECL传感器对AA和IAA的识别效果优于其它。表2-1识别AA和IAA的手性传感器的比较Table2.1.ComparisonofsomesensorsforrecognitionofAAandIAApeakvalueLinearrange(AA)ModifiedelectrodesMethodratio−1Ref.(molL)(AAtoIAA)AA-MI-PPy/PGEDifferentialpulse−2.5×10−4−7.0×10−3[193]voltammetrHS-β-CD/AuNPs/HCMS/GCEDifferentialpulse1.431.0×10−4−5.0×10−3[163]voltammetrRu-β-CD-SH-GP-ECL1.603.5×10−3–7.5×10−3本工CSCNN/GCE作2.3.7传感器的稳定性、重现性和选择性实验考察了该传感器的稳定性。将修饰电极在AA或IAA的测试底液中连续扫描11圈，结果如图2-7A和B所示，ECL强度不存在明显变化。另外取10支相同方法制备的修饰电极，分别对同一浓度的AA或IAA测试液进行检测，得到批39 西南大学博士学位论文内测定的相对标准偏差（RSD）为4.2%，表明该传感器具较好的稳定性和重现性。实验还考察传感器的选择性。选取结构相似的几对氨基酸对映异构体，将制备好的修饰电极分别置于含有不同构型的5mmol·L-1丙氨酸（Ala），苏氨酸（Thr），色氨酸（Trp）和多巴（Dopa）的PBS（pH8.5）中进行ECL测试。如图2-7C所示，传感器仅对AA和IAA具有较大的响应差异，表明该传感器对AA和IAA具有选择性作用。10000.ARSD=1.3%BRSD=0.57%8000600040002000ECLintensity/a.u0050100150200250050100150200250Time/sTime/s10000C8000L-D-600040002000ECLintensity/a.u.0AA/IAAAlaThrDopaTrp图2-7传感器对(A)AA和(B)IAA的稳定性研究结果，（C）传感器对不同对映体的选择性考察结果Fig.2.7.ECLintensity-timecurvesofRu-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCEinPBS(pH8.5)containing5mmolL−1(A)AAand(B)IAAundercontinuouscyclicpotentialscansfor11cycles.(C)Comparisonofenantioselectivityofenantiomers(5mmolL−1)ontheRu-β-CD-SH-GP-CSCNN/GCEinPBS(pH8.5)2.3.8样品分析在优化的实验条件下，通过标准加入法，将该修饰电极应用于抗坏血酸钠胶囊的测定。表2-2的测定结果表明，该传感器的准确度和实用性都较好，具有一定的应用价值。40 第2章电致化学发光法用于手性识别抗坏血酸和异抗坏血酸表2-2传感器对抗坏血酸钠胶囊的测定Table2.2.ECLdeterminationresultsandrecoveriesofAAsampleDeterminationAddedFoundedRSDRecoverySample(mmolL−1)(mmolL−1)(mmolL−1)(%)(n=6)(%)1.04.980.9101.0sodium3.971.55.491.3101.3ascorbatecapsules2.06.001.7101.52.4结论本实验借助Ru(bpy)2+3,β-CD-SH和复合纳米材料GP-CSCN构建了一种新型ECL传感器，并将该传感器用于AA和IAA的手性识别研究。结果表明，当AA或IAA加入到Ru(bpy)2+3的电致化学发光体系中，由于β-CD-SH和GP-CSCN的协同催化作用，不仅放大了体系的ECL信号，而且促使二者产生较大的信号响应差异。该传感器对AA和IAA在测试的浓度范围内具有良好的线性相关性，且对AA的ECL信号响应更强。此外，相应的测试还表明，该传感器具有较好的稳定性、重现性和选择性。本实验设计的电致化学发光传感器为氨基酸或手性药物的手性识别研究提供了新的视角，同时拓宽了复合纳米材料在手性传感研究领域的应用。41 西南大学博士学位论文42 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究3.1引言金属有机框架（MOF）作为一类多孔的配位聚合物，因其高度有序的结构以及结构的可调控性，引起了化学家们的广泛关注[194,195]。锲而不舍地追求合成新的功能化的MOF成为研究的热点，而纳米花状的MOF拥有多级的层状结构，大的表面积和便捷的电子传输通道，被认为是最完美的形态之一[196,197]。钌配合物是一类重要的电致化学发光物质，可以通过配体的修饰合成功能化的Ru-MOF。研究表明，Ru-MOF与ECL共反应试剂之间的电子转移更容易，从而可以获得更高效的ECL发光效率和猝灭效应，为ECL研究带来新的契机[198]。近年来，量子点作为一类重要的新材料引起了人们极大的研究热情，其与钌化合物在阳极产生较强的ECL信号，可作为钌化合物的ECL共发光试剂[199,200]。硫化镉（CdS）量子点合成方法简单、原料价廉易得、与钌配合物具有较高的发光效率而得到广泛应用[50]。碳纳米材料因其高导电性、大比表面积和良好的生物相容性被广泛应用在传感器的研究领域[201]。富勒烯（C60）作为一类特殊的碳材料，具有较强的电子接受能力并能形成相应的阴离子。功能化的C60纳米颗粒（C60NPs）也常被用作ECL信号放大物质。聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）是一种强阳离子聚电解质，它安全、无毒且易溶于水，化学结构中含有大量氨基，可借助相反电荷作用制备PDDA功能化的C[202]60，用于进一步增强钌配合物体系的ECL信号。氨基酸对映异构体的识别研究在食品学、制药学以及临床医学等领域都有重要的研究意义。色氨酸在蛋白质的合成中具有重要作用，是许多生命活性物质的前体。L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人体和动物的发育起着重要作用。研究报道表明，L-色氨酸可用于预防和治疗糙皮病，同时还具有消除精神紧张和改善睡眠等功效[203]。而D-色氨酸主要存在于微生物与绿色植物体中，动物体中含量较少，没有生理作用，也无毒性[204]。人们已经发现，色氨酸的代谢产物与人类的许多疾病密切相关，因此大量研究关注色氨酸的识别分析[205,206]。色氨酸与钌配合物能够产生ECL发光，但其效率较低[53,54]。在本实验中，借助PDDA功能化的C60用于信号放大，利用Ru-MOF纳米花和CdS量子点设计了一个新颖的固态开关型ECL传感器实现对色氨酸对映异构体的灵敏检测。同时，43 西南大学博士学位论文借助Ru-MOF与色氨酸对映异构体的电化学选择性作用，导致产生的淬灭程度不同，也达到了识别效果。3.2实验部分3.2.1试剂与材料三（4，4'-二羧基-2，2'-二联吡啶）合钌（II）六水合物（Ru(dcbpy)3Cl2·6H2O）购于苏州纳凯科技（中国，苏州）；六水合高氯酸镉（Cd(ClO4)2·6H2O）由硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）自制合成；硫氢化钠（NaSH）购买于阿拉丁试剂公司；聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA,20wt%）和Nafion（5%）购买于西格玛试剂公司（中国，北京）；富勒烯C60(C60,99.5%)、D-色氨酸(D-Trp,99%)和L-色氨酸(L-Trp,99%)购买于百灵威试剂公司（中国，北京）；N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、高氯酸(70~72%)、无水乙醇、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠（Na2HPO4）和氯化钾（KCl）购于北碚试剂厂（中国，重庆）。实验制备0.1mol·L-1不同pH值磷酸盐缓冲液（PBS，由0.1mol·L-1KH-12PO4、Na2HPO4配制，含0.1mol·L的KCl作为支持电解质）。实验中使用的其余化学试剂均为未经进一步纯化的分析纯试剂。实验用水均为超纯水，实验控制在室温下进行（25±0.5°C）。3.2.2仪器利用MPI-E型电致化学发光分析仪（西安瑞迈电子科学技术有限公司，中国）和CHI604D电化学工作站（上海辰华仪器公司，中国）分别进行ECL和电化学检测。检测过程中使用三电极体系，即用Ag/AgCl（饱和KCl）电极作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰的或裸玻碳电极（GCE，Φ=4mm）作为工作电极。使用UV-2450紫外可见分光光度计（岛津，日本）进行的紫外可见光吸收光谱的检测（UV-vis）；通过S-4800场发射扫描电子显微镜（FE-SEM，日本东京）表征不同纳米材料的微观形貌；使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，美国，Perkinelmer公司）获得红外光谱数据。3.2.3Ru-MOF的制备实验中使用的玻璃器皿均依次用王水和超纯水洗涤干净。Ru-MOF纳米花的制备参照文献，但略有改动[207]。首先，称取3.0mg的Ru(dcbpy)3Cl2·6H2O和10.0mg的Cd(ClO4)2·6H2O混合溶解在10mL的DMF溶液中；再向其中加入20µL的44 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究高氯酸，超声混合均匀后，转至50mL的聚四氟乙烯反应釜中，溶液在100°C下保温48小时，冷却，得到红色悬浮液，离心、甲醇洗涤，并重新分散至nafion(1%)溶液中，再在4°C下储存备用。3.2.4功能化C60的制备根据超声萃取相转移的方法制备C[208]60纳米粒子（C60NPs）。向2mL的1mg·mL-1的C60甲苯溶液中加入2mL超纯水，超声约26h至混合液中的甲苯全部挥发，离心洗涤重新定容至2mL，即得1mg·mL-1的C60水分散液。随后，取900µL的1mg·mL-1的C60NPs水分散液，加入150µL的0.2%PDDA水溶液，超声30min，离心、水洗2次，并重新分散至水中，即得到功能化的C60纳米粒子（C60-PDDA），在4°C下储存备用。3.2.5量子点的制备硫化镉量子点（CdQDs）的制备参照文献且稍作改动[201]。首先，168.3mg的Cd(NO3)2·4H2O溶解在30mL超纯水中，搅拌下加热至70°C。随后，缓慢滴加14.43mg·mL-1的NaSH水溶液30mL。在搅拌下反应液保温3小时，最终得到黄色的悬浊液，离心，依次用无水乙醇和去离子水洗涤2次。随后，沉淀重新分散在水中，在9000rmp下离心8min，收集上清液，4°C下储存备用。3.2.6修饰电极的制备在电极修饰之前，首先，将裸玻碳电极（GCE，Φ＝4.0mm）依次用1.0、0.3和0.05μm的Al2O3抛光粉在麂皮上反复地打磨抛光，用超纯水洗涤，并依次用无水乙醇和超纯水超声清洗，于室温自然晾干备用。首先，裸玻碳电极表面滴涂10µLC60-PDDA分散液并晾干（记为：C60-PDDA/GCE）；随后，再滴加10µLCdSQDs分散液晾干（记为：CdSQDs/C60-PDDA/GCE；最后再滴加4μLRu-MOF的nafion溶液晾干（记为：Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCE）。注意每修饰一步晾干后，用水清洗，以除去非特异性吸附。3.2.7修饰电极与色氨酸对映异构体的作用将制备的修饰电极Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCE置于PBS溶液（pH=8.5）或含有1.0mmol·L-1L-Trp（D-Trp）的PBS中进行ECL测试。测试的电压范围为45 西南大学博士学位论文0.2~1.4V，扫描速度为100mV·s-1，分别记录ECL信号的响应。Ru-MOF的制备、电极的修饰过程以及它的ECL响应如图3-1所示。图3-1（A）电极修饰过程示意及其ECL响应;（B）Ru-MOF的制备示意Fig.3.1.(A)SchematicillustrationoftheECLsensor.(B)PreparationoftheRu-MOF3.3结果与讨论3.3.1纳米材料表征用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能量散射谱（EDX）对制备的Ru-MOF进行形貌和元素的表征。Ru-MOF的SEM图像显示其形貌为直径在1~3μm的花状结构（图3-2Aa）。在100nm的标尺下，材料的花瓣可以清楚地观察到（图3-2Aa׳）。图3-2Ba的EDX测试结果表明镉离子存在于Ru-MOF纳米花中，且MOF中Cd（II）与Ru（II）的元素组成摩尔比近似为2:1，这与文献报道的晶体结构数据一致[207,209]。C60-PDDA的SEM形貌呈现为直径约50nm的球状结构，如图3-2Ac所示。CdSQDs的粒径为10nm以下且是相对均一的聚集体，如图3-2Ab所示。CdSQDs的EDX结果显示元素Cd（II）与S的摩尔比为1.1:1（图3-2Bb），表明在CdSQDs中存在较多的硫空位，可以促使其与Ru化合物作用产生较强的发光信号[210]。图3-2Ad为C60-PDDA修饰上CdSQDs（CdSQDs/C60-PDDA）的SEM表征，从图中可以看出，CdSQDs相对均匀的密布在C60-PDDA的周围。图3-2Ae为Ru-MOF的Nafion溶液修饰在CdSQDs/C60-PDDA上的（Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA）SEM表征，由于C60-PDDA和CdSQDs尺寸较小以及Nafion的影响，图中仅能看出纳46 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究米花被修饰在一层膜上，其底部因为作用力而略有形变。8005000MassPercentMassPercent808069.4%60.8%60400060600Cd4030.6%4030002016.0%20400Ru0S0CdSCdRuCd2000Intensity(a.u.)Intensity(a.u.)200Cd1000BaBb00024680246810KeVKeV47 西南大学博士学位论文1.2CbaDaexemDbexem1.00.80.6-COOHTransmittance/%-OH0.4FluorescenceintensityFluorescenceintensity01000200030004000400500600700800400500600700800-1Wavenumber/cmWavelength/nmWavelength/nm图3-2纳米材料的表征：（A）SEM图，(a,a׳)不同放大倍数的Ru-MOF，(b)CdSQDs，(c)C60-PDDA，(d)CdSQDs/C60-PDDA和(e)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA；（B）Ru-MOF(a)和CdSQDs(b)的EDX图；（C）[Ru(dcbpy)3]2+(a)和Ru-MOF(b)的FTIR图；（D）[Ru(dcbpy)3]2+(a)和Ru-MOF(b)的FL图Fig.3.2.(A)SEMimagesofdifferentmaterials:(a,a׳)differentmagnificationofRu-MOFNanoflowers,(b)CdSQDs,(c)C60-PDDA,(d)CdSQDs/C60-PDDAand(e)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA.(B)EDXspectraofdifferentmaterials:(a)Ru-MOFNanoflowersand(b)CdSQDs(insert:themasspercentofions).(C)FTIRspectraof[Ru(dcbpy)3]2+(a)andRu-MOF(b).(D)FLspectraof(a)[Ru(dcbpy)3]2+and(b)Ru-MOF实验用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和荧光光谱（FL）研究了Ru-MOF纳米花。如图3-2C所示，在1720~1545cm-1和1440~1370cm-1范围，出现了配体4，4'-二羧基-2，2'-二联吡啶（dcbpy2-）中–COO-的对称和反对称伸缩振动的特征峰[211]。将[Ru(dcbpy)2+3]和Ru-MOF的FTIR谱图相对比，二者的主要吸收峰波数产生了移动，源于dcbpy2-的羧基与镉离子形成了配位键[212]。另外，[Ru(dcbpy)2+3]荧光光谱的最大激发波长和最大发射波长分别为440和629nm（图3-2Da），而Ru-MOF的最大激发波长和最大发射波长分别为454和637nm（图3-2Db），光谱的红移表明了Ru-MOF的成功制备[213]。3.3.2修饰电极构建过程表征实验研究采用循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）技术对修饰电极构建过程进行监测。循环伏安法检测在含有5mmol·L-1[Fe(CN)3-/4-6]的磷酸缓冲溶液中进行。测试结果如图3-3A所示，裸玻碳电极在[Fe(CN)3‑/4‑6]中呈现一对标准的氧化还原峰（曲线a）；当电极表面修饰上C60-PDDA后，由于大分子聚合物PDDA阻碍了电子的传输，导致氧化还原峰电流明显减小，氧化还原峰电位差增大（曲线b）；电流继续随着CdSQDs的修饰（曲线c）和Ru-MOF的修饰（曲线d）减小，峰电位差增大，这是由于CdSQDs、Ru-MOF以及Nafion的导电能力均较弱，尤其是Nafion的强烈阻碍电子传输的作用。实验通过拟合的交流阻抗得到工作电极表面电子传递阻抗（Ret，electron48 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究transferresistance），量化分析电极修饰过程。如图3-3B所示，裸玻碳电极的本体阻抗值为166.5Ω（曲线a）；于玻碳电极表面修饰上C60-PDDA后，其本体阻抗值明显增大（Ret≈310.1）（曲线b）；随后，电极表面修饰CdSQDs，其本体阻抗值增大到388.1Ω（曲线c）；最后再修饰上Ru-MOF后，电极本体阻抗值则达到839.2Ω（曲线d）。阻抗值逐渐增加的趋势，与循环伏安法获得的结果一致。0.0003d800ABa4006000.0002abcb400Z''/ohm2000.0001c3000d03006009001200I/A0.0000200Z'/ohmZ''/ohm-0.0001100-0.00020-0.20.00.20.40.60200400600800E/VZ'/ohm图3-3修饰电极构建过程的（A）循环伏安和（B）交流阻抗表征：(a)裸电极,(b)C60-PDDA/GCE,(c)CdSQDs/C60-PDDA/GCE,(d)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCEFig.3.3.(A)CVand(B)EISofthestepwisemodifiedelectrodesinasolutionof5mmol·L-1[Fe(CN)6]4-/3-couple(1:1)in0.1mol·L-1PBS(pH7.0)：(a)bareGCE,(b)C60-PDDA/GCE,(c)CdSQDs/C60-PDDA/GCE,and(d)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCE3.3.3电致化学发光响应性能研究通过控制实验研究了不同材料在传感器中发挥的作用（图3-4）。将不同的发光物质Ru-MOF和[Ru(dcbpy)2+3]（以钌的量计均为3.8nmol）分别制备修饰电极Ru-MOF/CdSQDs/C2+60-PDDA/GCE和[Ru(dcbpy)3]/CdSQDs/C60-PDDA/GCE。从Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCE上获得的ECL信号（曲线b）明显强于[Ru(dcbpy)2+3]/CdSQDs/C60-PDDA/GCE（曲线a）且稳定性略好，表明Ru-MOF纳米花具有较强的ECL信号增强作用和稳定作用。这是由于Ru-MOF高度有序的结构，良好的稳定性和高催化效率增强电子传递所致[214]；同时，小尺寸的Cd量子点也更容易渗入Ru-MOF纳米花结构中，二者接触充分，使参与表面反应的物质增加[214,215]；另一个因素来自[Ru(dcbpy)2+3]中配体羧基的淬灭效应因为镉离子的配位形成Ru-MOF而削弱了，同时配位镉离子与镉量子点也存在协同作用，导致了较强的ECL信号产生[298]。修饰电极Ru-MOF/CdSQDs/GCE的ECL信号（曲线c）低于Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCE（曲线b），表明功能化的碳纳米材料C60-PDDA也具有较好的ECL信号放大作用。49 西南大学博士学位论文A6000bB6000450045003000c300015001500ECLintensity/a.u.0abECLintensity/a.u.080c6040a0.30.60.91.21.5200Time/sPotential/V图3-4不同材料修饰电极ECL响应的（A）强度-电位图和（B）强度-时间图：(a)[Ru(dcbpy)3]2+/CdSQDs/C60-PDDA/GCE,(b)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCEand(c)Ru-MOF/CdSQDs/GCEFig.3.4.(A)ECLintensity-potentialcurvesand(B)intensity-timecurvesofdifferentmodifiedelectrodesin0.1mol·L-1PBS(pH8.5)：(a)[Ru(dcbpy)3]2+/CdSQDs/C60-PDDA/GCE,(b)Ru-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCEand(c)Ru-MOF/CdSQDs/GCE3.3.4ECL传感器的ON-OFF机理研究根据Ru(bpy)2+[215]3/QDs体系的ECL机理研究推断，本实验体系的ECL反应过程为：首先，Ru2+-MOF被电氧化为Ru3+-MOF，CdSQDs在正电位被电氧化为CdSQDs+·，Ru3+-MOF与CdSQDs+·反应产生激发态的*Ru2+-MOF，*Ru2+-MOF因衰变而发光。具体反应过程如下：色氨酸对Ru(bpy)2+3/QDs体系的ECL信号的抑制行为可归因为CdSQDs与色氨酸的竞争作用，产生了能量共振转移，强烈地抑制了ECL信号的产生[200]。而MOF中，金属到配体的电荷转移（MLCT），放大了该淬灭效应[198]。此外，色氨酸对映体与钌化合物的电化学对应选择性产生不同程度的淬灭，从而使该传感器具有一定的识别效应[53]。50 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究实验还研究了Ru-MOF-CdSQDs/Trp体系的紫外吸收光谱。如图3-5所示，混合物Ru-MOF-CdSQDs的紫外最大吸收出现在305nm（曲线a）；色氨酸的紫外最大吸收在280nm（曲线b）；而色氨酸与Ru-MOF-CdSQDs（Ru-MOF和CdSQDs的混合物）混合物的紫外吸收（曲线c）仅是色氨酸和Ru-MOF-CdSQDs紫外吸收的简单加和，表明二者混合后没有改变紫外吸收的物质产生。色氨酸属于电活性小分子，但在ECL测试过程中，没有其明显的氧化还原峰出现，表明该传感器在检测具有类似ECL性能的化合物方面，具有潜在的应用价值。0.40.4AcBc0.30.3bb0.20.2Absorbance0.1Absorbance0.1aa0.00.0270300330360390270300330360390Wavelength/nmWavelength/nm图3-5(A)Ru-MOF-CdSQDs/L-Trp体系和(B)Ru-MOF-CdSQDs/D-Trp的紫外吸收光谱研究：(a)Ru-MOF-CdSQDs,(b)相应构型的Trp和(c)Ru-MOF-CdSQDs和相应构型的Trp的混合物Fig.3.5.UV–visabsorptionspectraforRu-MOF-CdSQDs/Trpsystem.(A):Ru-MOF-CdSQDs/L-Trpsystem,(a)Ru-MOF-CdSQDs,(b)L-Trpand(c)themixtureofRu-MOF-CdSQDsandL-Trp.(B):Ru-MOF-CdSQDs/D-Trpsystem,(a)Ru-MOF-CdSQDs,(b)D-Trpand(c)themixtureofRu-MOF-CdSQDsandD-Trp(determinationin0.1mol·L-1PBS,pH8.5andtheconcentrationofTrpis50μmol·L-1)3.3.5传感器的应用实验研究了传感器对不同浓度的色氨酸对映异构体的ECL信号响应。如图3-6所示，该传感器的ECL信号强度随着色氨酸浓度的增加而减小。在1.0×10−3~1.0×10−9mol·L-1的浓度范围内，ECL信号强度的比值与色氨酸浓度的对数呈线性相关，线性方程分别为I/I0=-0.25498-0.10657logc20L-Trp（R=0.9971）和I/I=-0.06171-0.0115031logc20D-Trp（R=0.9981）（I和I分别代表无淬灭剂和有淬灭剂的ECL强度，c是淬灭剂色氨酸的浓度）。51 西南大学博士学位论文1.0600010-9ECLintensity/a.u.4500L-Trp0.8300010-31500000.60.30.60.91.21.5Potential/VI/I0.4Potential/Va0.30.60.91.21.560004500-9100.2D-Trp30001500bECLintensity/a.u.10-30.003456789-lg[Trp]/mol.L-1图3-6ECL强度比值与色氨酸浓度对数的线性相关性研究结果，插图为传感器对不同浓度色氨酸的ECL响应研究结果Fig.3.6.Thecalibrationplotswithdecreasingconcentrationsfrom1.0nmolL−1to1.0mmolL−1for(a)L-Trpand(b)D-Trpdeterminationin0.1molL−1PBS,pH8.5(insets:ECLintensitiesofL-TrpandD-Trpwithdifferentconcentrations:1.0mmolL−1,0.1mmolL−1,0.01mmolL−1,1μmolL−1,0.1μmolL−1,0.01μmolL−1and1.0nmolL−1).Errorbarsshowthestandarddeviationofsixindependentexperiments由表3-1中对该传感器与已报道的色氨酸传感器性能比较可知，该传感器具有较宽的线性响应范围和较低的检测限。表3-1不同方法检测色氨酸的结果比较Table3-1ComparisonwithothermethodsfordetectionoftryptophanenantiomersLinearDetectionlimitMeasurementprotocolrange−1References−1(μmolL)(μmolL)Electrochemistry5.0-1407.0[216]Electrochemistry1.0-1002.0[217]Electrochemistry0.02-200.0067[218]chemiluminescence1.2-58.70.9[219]Electrochemiluminescence0.001-10000.00033本工作52 第3章基于功能化金属有机框架纳米花的固态电致化学发光手性传感器研究3.3.6传感器的稳定性和重现性对构建的传感器稳定性进行了考察，图3-7给出了不同色氨酸浓度下传感器的ECL强度-时间图，ECL数据的RSD小于3.2%，表明该传感器具有良好的稳定性。对传感器的重现性也进行了相应的研究，多次实验测定结果的RSD小于5%，证明了传感器具有良好的检测性能。a6000b6000c6000450045004500300030003000150015001500ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.000075150225300070140210280075150225300Time/sTime/sTime/sde60006000450045003000300015001500ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.00075150225300075150225300Time/sTime/s图3-7传感器对不同浓度的Trp的稳定性研究结果：(a)0.0molL−1Trp,(b)1.0mmolL−1L-Trp,(c)10μmolL−1L-Trp,(d)1.0mmolL−1D-Trp和(e)1.0μmolL−1D-TrpFig.3.7.ECLintensity-timecurvesofRu-MOF/CdSQDs/C60-PDDA/GCEundercontinuouscyclicpotentialscansfor12cycles,determinationin0.1molL−1PBS(pH8.5).(a)0.0molL−1L-/D-Trp,(b)1.0mmolL−1L-Trp,(c)10μmolL−1L-Trp,(d)1.0mmolL−1D-Trpand(e)1.0μmolL−1D-Trp3.4结论本实验设计合成了具有电致化学发光性能的金属有机框架纳米花Ru-MOF，通过电化学和光谱学的表征手段，研究了材料的形貌和组成；又借助色氨酸对映异构体与钌配合物具有不同的ECL性能，制备了具有手性识别效应的ECL传感器。实验采用了CdSQDs作为Ru-MOF的共发光试剂，利用功能化的富勒烯C60纳米材料用于该体系基础ECL信号的放大，提高传感器的灵敏度。另一方面，利用量子点和色氨酸同时可以与钌配合物产生阳极的ECL信号的竞争性作用，成功构筑了ON-OFF型的ECL传感，实现了对色氨酸的高灵敏检测。色氨酸对映体因与钌53 西南大学博士学位论文配合物的ECL信号具有电化学选择性，产生了手性识别的效果。这种“开-关”型的手性电致化学发光传感策略，为开发新型的小分子传感器提供了新的思路；钌金属有机框架纳米花的制备和电致化学发光传感器应用研究，也促进了基于金属有机框架纳米材料在电致化学发光传感器研究中的发展和应用。54 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究4.1前言电致化学发光（ECL）是通过电化学方法引发化学发光的现象，广泛用于痕量样品的检测[50,51]。鲁米诺作为一种经典的ECL发光试剂，具有氧化电位低、发光效率高和发光能力强等优点。研究表明，固态鲁米诺ECL传感器具有较高的灵敏度和稳定性[97]。如何将鲁米诺固载在电极上是实现固态鲁米诺ECL传感器的关键[96-101]。利用纳米材料实现信号放大是提高传感器灵敏度的重要途径之一，常用的纳米材料有金属纳米材料和碳纳米材料[220]。将ECL发光探针与纳米材料结合，可以有效地缩短电子传输距离，从而最大限度的实现信号放大[221,222]。碳量子点（C-dots）作为一类新型碳基纳米材料，其表面含有大量的羧基和含氧基团。它们可以结合多种有机、无机或生物材料而功能化，被广泛地应用在各个领域的科学研究中[132]。同时，在ECL研究中，碳量子点也是一种高效的发光物质，其促发光能力优于其它同类碳纳米材料，本实验将其用于ECL信号放大。生命体内的有机化合物大多具有手性，氨基酸是一类含有立体中心的手性小分子化合物，是生命体不可或缺的物种。在人类日常生活中，需要通过食物或药物摄入一定量的氨基酸以维持健康。一般氨基酸都存在L-和D-两种构型，不同构型的对映异构体生理活性差异较大。例如，L-谷氨酸是中枢神经系统的主要兴奋性神经递质，也是诊断心肌和肝脏疾病的重要标志物[223]。脑脊髓液中的L-谷氨酸含量超标将引发中风、老年痴呆症和帕金森症等神经系统疾病，同时，它还与学习、记忆、神经系统发育、生物敏感性或神经突触可塑性等息息相关[224]。人体内L-谷氨酸的含量水平与攻击性行为、视觉任务学习、吗啡诱导的肌肉强直和逆行性遗忘症等生理问题也密切相关[225]。而D-谷氨酸则是细菌肽聚糖的重要组成部分，可以构筑炭疽杆菌的聚酰胺-谷氨酸胶囊等[226]。对谷氨酸对映异构体的识别检测具有重要意义。目前，谷氨酸含量检测方法主要有色谱法、荧光法、分光光度法和毛细管电泳法等[227,228]。这些方法在谷氨酸的灵敏检测方面具有独特的优势，但无法克服其操作步骤复杂、仪器昂贵、耗时耗力等困难。L-谷氨酸氧化酶可以特异性催化氧化L-谷氨酸，产生具有电活性的过氧化氢，基于谷氨酸氧化酶的生物传感器设备简单、检测快速、成本低廉，是研究谷氨酸的有效技术手段[229,230]。同时，氨基酸氧化酶与相应氨基酸作用产生的过氧化氢可以作为经典ECL发光探针鲁米诺的共反应试55 西南大学博士学位论文剂，由此，可以通过ECL技术结合酶的高特异性和专一性来建立更高效的识别和检测氨基酸的方法[231-233]。在本研究工作中，我们利用鲁米诺的还原性制备鲁米诺银复合纳米粒子，同时结合碳量子点和L-谷氨酸氧化酶（L-Gluox）修饰电极，得到一种新型L-谷氨酸生物传感器，并且尝试从逻辑门的角度进行了讨论。4.2实验部分4.2.1试剂与材料L-谷氨酸氧化酶（L-GluOx，1U·mg-1，固体），D-/L-谷氨酸（D-/L-Glu，98%），L-半胱氨酸（L-Cys,99%）、L-丙氨酸（L-Ala,98%）、L-丝氨酸（L-Ser,99%）购于Sigma公司（美国，St.Louis,MO）；抗坏血酸(AA,99%),L-瓜氨酸(L-Cit,98%),L-组氨酸(L-His,99%),L-苏氨酸(L-Thr,99%)和L-精氨酸（L-Arg，98%）购买于阿拉丁试剂有限公司（中国，上海）；牛血清白蛋白（BSA，98%），L-缬氨酸(L-Val,99%),L-脯氨酸(L-Pro,99%),L-色氨酸(L-Trp,99%),鲁米诺(Lum,98%),去甲肾上腺素(NE，98%)和硝酸银(AgNO3,99%)购买于百灵威试剂有限公司（中国，北京）；氧化石墨烯（GO）购买于南京纳米先锋科技有限公司(中国，南京)；磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠（Na2HPO4）和氯化钾（KCl）购于北碚试剂厂（中国，重庆）。实验制备0.1mol·L-1不同pH值磷酸盐缓冲液（PBS，由0.1mol·L-1KH-12PO4、Na2HPO4配制，含0.1mol·L的KCl作为支持电解质）和鲁米诺储备液（0.01mol·L-1，用0.1mol·L-1的氢氧化钠溶解）。实验中使用的其余化学试剂均为分析纯试剂。实验用水为超纯水，实验控制在室温下进行（25±0.5°C）。4.2.2仪器电致化学发光研究采用MPI-E型电致化学发光分析系统（西安瑞迈分析仪器有限责任公司，中国）进行相关分析测定研究；采用CHI660E型电化学工作站（上海辰华仪器公司，中国）进行相关电化学鉴定及电化学行为分析。在电致化学发光和电化学研究中，均采用标准三电极体系进行，即采用铂丝电极为对电极、Ag/AgCl电极为参比电极、修饰的或裸玻碳电极（GCE,Φ=4mm）为工作电极。利用扫描电子显微镜（SEM，S-4800，日本日立仪器有限公司）和透射电子显微镜（TEM，H600，日本日立仪器有限公司）进行纳米材料形貌分析；采用紫外可见分光光度计（UV-vis，UV-2550，日本岛津有限公司）和傅利叶变换红外光谱56 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究仪（美国，Perkinelmer公司）进行光学性能分析鉴定。4.2.3纳米复合材料制备参照文献制备碳量子点（C-dots）[234]。具体制备过程如下：将30.0mL0.5mg·L-1经超声分散均匀的氧化石墨烯溶液、2.0mL浓硫酸和8.0mL浓硝酸均匀混合，超声破碎17小时，离心，水洗并重新分散于超纯水中，最后，再在10000rmp条件下，离心5min，取上清液得C-dots水溶液待用。在搅拌下，向2.0mLAgNO-13水溶液(5mmol⋅L)中加入330µLC-dots水溶液，混合均匀；再加入0.01mol⋅L-1鲁米诺储备液500µL，继续搅拌6小时；离心，定容至2.0mL，即得到C-dot-AgNP-Lum分散液，在4°C下避光储存备用。4.2.4修饰电极的制备裸玻碳电极（GCE，Φ=4mm）分别用1.0、0.3和0.05μm的Al2O3抛光粉打磨抛光，依次在乙醇和超纯水中超声清洗5分钟，自然晾干。在干净的GCE上滴涂14µLC-dot-AgNP-Lum分散液，晾干，得到修饰电极C-dot-AgNP-Lum/GCE。随后，取10µLL-谷氨酸氧化酶溶液（0.25U·mL-1）滴涂到C-dot-AgNP-Lum/GCE表面，在4°C孵育8小时，得到酶修饰电极L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE，4°C保存备用。图4-1修饰电极制备示意及其电致化学发光检测结果示意Fig.4.1.ThefabricationprocessofthebiosensorandtheillustrationfordifferentECLintensity57 西南大学博士学位论文4.2.5修饰电极与谷氨酸作用研究将L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE修饰电极置于25°C活化L-谷氨酸氧化酶，随后置于含有不同浓度的谷氨酸溶液（0.1mol⋅L-1PBS,pH=8.0）中进行ECL测试。测试电压范围为0.0~0.6V，扫描速度为100mV·s-1。纳米复合材料的制备过程、传感器的构筑及其ECL信号示意见图4-1。4.3结果与讨论4.3.1纳米材料的表征采用透射电子显微镜（TEM）对所制备的不同碳材料表面性质进行了分析。其中C-dots为直径约在2~5nm的量子点（图4-2Aa），C-dot-AgNP-Lum复合纳米材料呈现聚集的状态，但可清楚的看到散布的纳米级粒子（图4-2Ab）。采用扫描电子显微镜（SEM）对材料修饰的表面进行了表征，如图4-2B所示，分别为C-dot-AgNP-Lum和其上修饰了氧化酶溶液（L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum）的SEM成像。C-dot-AgNP-Lum的SEM成像为分布较均匀的膜状物质，可以看到散布的银纳米粒子，当其表面修饰上氧化酶溶液后，由于大分子物质的作用，成像图清晰度变差，但其表面的均匀度仍较好。实验采用傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）表征了GO、C-dots和C-dot-AgNP-Lum（图4-2C）。GO和C-dots在1589cm-1和1723cm-1分别出现多环芳烃的C=C伸缩振动和羧基的振动吸收；在1360~1056cm-1出现环氧基团COH/COC中的C–O的特征吸收[235,236]。其中，C-dots的羧基和环氧基的吸收略强，这与C-dots含有更多的羧基和环氧基团有关[231]。在C-dot-AgNP-Lum的FTIR图谱中，可以看到1436~1635cm-1出现芳环的骨架吸收，734~821cm-1出现C-H的面外弯曲振动吸收，与C-dots存在较大差异，可以认为酰肼类物质鲁米诺被包裹在复合纳米材料之中，C-dot-AgNP-Lum制备成功[237]。58 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究abcC40003000200010000Wavenumber/cm-1图4-2不同纳米材料的表征：（A）TEM表征，(a)C-dots和(b)C-dot-AgNP-Lum，（B）SEM表征，(a)C-dot-AgNP-Lum和(b)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum，（C）FTIR表征，(a)GO,(b)C-dots和(c)C-dot-AgNP-Lum谱图Fig.4.2(A)TEMimagesof(a)C-dotsand(b)C-dot-AgNP-Lum(insert:C-dotssolution).(B)SEMimagesof(a)C-dot-AgNP-Lumand(b)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum.(C)FTIRspectraof(a)GO,(b)C-dotsand(c)C-dot-AgNP-Lum4.3.2不同修饰电极的电化学特性实验研究采用循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）技术讨论了不同修饰电极的电化学特性。CV检测在pH7.4的PBS中进行。如图4-3A所示，裸玻碳电极上没有观察到氧化还原峰（曲线a）；在电极表面修饰C-dot-AgNP-Lum后，出现一对Ag的氧化还原峰（曲线b）；将L-GluOx修饰在电极上后，Ag的氧化还原峰电流虽然减弱，但依然存在（曲线c），证明材料中Ag的存在，电流减弱是由于L-GluOx阻碍了电极表面的电子传递。59 西南大学博士学位论文EIS测定结果如图4-3B所示，数据经拟合得到电极的表面电子传递阻抗（Ret），裸玻碳电极为77Ω（曲线a）；修饰C-dot-AgNP-Lum后为176Ω（曲线b）；在C-dot-AgNP-Lum/GCE表面修饰L-GluOx后增大到1849Ω（曲线c）。此结果与循环伏安法结果一致。cA1200B600a900bA-60c600I/a-120-Z''/ohm300-1800b-0.4-0.20.00.20.40700140021002800E/VZ'/ohm图4-3不同修饰电极的（A）CV和（B）EIS表征：(a)裸电极,(b)C-dot-AgNP-Lum/GCE和(c)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCEFig.4.3.CVs(A)andEIS(B)ofthedifferentmodifiedelectrodes:(a)bareGCE,(b)C-dot-AgNP-Lum/GCE(c)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE4.3.3ECL反应机理讨论根据Lum/H2O2体系的ECL机理研究，本实验中ECL信号产生的过程为：当体系中存在L-Glu时，L-GluOx特异性催化氧化L-Glu产生酮戊二酸和H2O2，H2O2进一步被电极表面的纳米材料催化产生O–.2和HO，将去质子化的鲁米诺氧化生60 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究成激发态鲁米诺分子，从而产生光发射[96]。具体反应过程如上：4.3.4不同修饰电极的ECL特性和逻辑门讨论如图4-4所示，实验研究了不同修饰电极的ECL信号响应。修饰电极L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE的信号强度最高（曲线a），L-GluOx/C-dot-Lum/GCE信号强度次之（曲线b），L-GluOx/GO-AgNP-Lum/GCE的信号较弱（曲线c），L-GluOx/AgNP-Lum/GCE的信号最弱（曲线d）。表明碳纳米材料对ECL强度有明显的影响，C-dots的量子效应强，活性基团多，信号放大功能强于GO[231]，且碳纳米材料和金属纳米材料的协同放大功能最强。10012000a12000Aba80900060900040c6000206000ECLintensity/a.u.b0c30000.000.150.300.450.603000dECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.Potential/Vb0Bc00.000.150.300.450.600.000.150.300.450.60Potential/VPotential/V图4-4（A）不同修饰电极对谷氨酸的ECL响应：(a)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE,(b)L-GluOx/C-dot-Lum/GCE,(c)L-GluOx/GO-AgNP-Lum/GCE和(d)L-GluOx/AgNP-Lum/GCE，（B）修饰电极对谷氨酸对映异构体的ECL响应：(a)5.0mmol⋅L-1L-Glu,(b)空白底液和(c)5.0mmol⋅L-1D-Glu，（C）逻辑门表达示意Fig.4.4.（A）ECLintensity-potentialcurvesofdifferentmodifiedelectrodesin5.0mmol⋅L-1L-Glu:(a)L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE,(b)L-GluOx/C-dot-Lum/GCE,(c)L-GluOx/GO-AgNP-Lum/GCEand(d)L-GluOx/AgNP-Lum/GCE;(B)ECLintensity-potentialcurvesofL-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCEin(a)5.0mmol⋅L-1L-Glu,(b)blanksolution,(c)5.0mmol⋅L-1D-Gluinphosphatebuffercontaining0.1mol⋅L-1KCl(pH=8.0)and(C)Referstothelogicgatesystem实验同时考察了修饰电极在谷氨酸对映异构体中的ECL响应。如图4-4B所示，L-Glu（曲线a）和D-Glu（曲线c）的信号强度出现较大的差异，且D-Glu的61 西南大学博士学位论文信号弱于空白（曲线b）。这是因为L-谷氨酸氧化酶仅能选择性地催化氧化L-谷氨酸产生过氧化氢（鲁米诺的共反应试剂），极大地增强鲁米诺的发光效率，从而获得较强的信号响应。而鲁米诺发光强弱受pH值影响较大，pH值越大，信号越强；谷氨酸作为一种酸性氨基酸（等电点为3.22），当加入到测试底液中时，体系pH值略有降低，导致修饰电极在D-谷氨酸中的发光强度弱于空白底液。逻辑门不仅是逻辑运算和逻辑操作的基础，也是一种基于材料硅的传统计算机的核心组成部件。在纳米尺寸，以分子为基础的逻辑门拥有者更为强大的计算能力，化学和分子系统中常用于化学信息处理和生物传感的应用以及医学诊断[232]。生物分子系统的逻辑门具有特异性和可调节性等优点是目前的研究热点之一，而基于ECL技术的分子逻辑门也有报道[233,230]。对上述实验现象，我们也尝试运用逻辑门理论进行了讨论。如图4-4C所示，研究采用四种可能的输入组合方式（0,0），（0,1），（1,0），（1,1）[238]；当谷氨酸存在时被定义为1，不存在时被定义为0，ECL的信号输出为1或0；当L-谷氨酸存在在样本中时，逻辑门打开，ECL信号输出为1，逻辑门表达为（1,0）和（1,1）；当L-谷氨酸不存在时，没有ECL信号输出为0，逻辑门表达为（0,0）和（0,1）。该研究策略希望能为逻辑门传感的应用提供新的思路。4.3.5实验条件优化本实验考察了检测溶液pH，复合纳米材料C-dot-AgNP-Lum的用量、L-谷氨酸氧化酶的活化温度和孵育时间对传感器响应的影响。溶液pH：pH对酶的活性和鲁米诺的发光强弱都有可能影响，实验研究了pH在7.0~8.5范围内，该传感器的ECL信号响应变化。实验结果如图4-5A所示，随着pH值的不断增加，ECL信号强度逐渐增加，且在pH为8.0时，达到最大，这源于碱性条件下鲁米诺更容易发生脱氢反应，促进信号产生。因此，测试的最佳pH值选为8.0。C-dot-AgNP-Lum的修饰用量：实验研究了C-dot-AgNP-Lum用量对ECL信号强度的影响，如图4-5B所示，在6~16μL的用量区间内，ECL信号强度缓慢增加，当大于16μL时，信号开始下降。因此，C-dot-AgNP-Lum的最佳用量选为14μL。酶的活化温度：实验研究了温度对修饰电极L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE中酶活性的影响。图4-5C显示了温度在5~40°C区间内对ECL信号强度的影响。随着温度升高，ECL信号强度逐渐增强，并在25°C时，达到最大。因此，酶的最62 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究佳活化温度为25°C。酶的孵育时间：图4-5D显示了孵育时间在2~10h，对ECL信号的影响。随着时间的延长，ECL信号强度逐渐增强，并在8h后趋于稳定。因此，酶的孵育时间优选为8h。A12000B12000900090006000600030003000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.007.07.58.08.56810121416pHV/μL12000C12000D900090006000600030003000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.00010203040246810oTemperature/CTime/h图4-5实验条件优化：(A)检测溶液pH，(B)C-dot-AgNP-Lum的修饰用量，(C)酶的活化温度和(D)酶的孵育时间Fig.4.5.Effectsof(A)thepHvalue,(B)amountofC-dot-AgNP-Lum,(C)thetemperatureforL-GluOxactivationand(D)theincubationtimeofL-GluOx4.3.6传感器对L-谷氨酸线性响应实验还研究了该传感器对不同浓度的L-谷氨酸的ECL响应。如图4-6所示，在5.0×10−6~5.0×10−3mol·L-1范围内，该传感器的ECL信号与L-谷氨酸浓度的对数值变化呈现良好的线性相关性，其线性方程为I=21413.34+3955.61lgc（R2=0.9976），检测限为1.6×10−6mol·L-1。63 西南大学博士学位论文12000a12000I=21413.34+3955.61lgcR=0.99769000900060003000ECLintensity/a.u.60000-6-5-4-3-2-13000lg(c/mol.L)ECLintensity/a.u.g00.000.150.300.450.60Potential/V图4-6传感器对不同浓度L-谷氨酸的ECL响应及线性相关性研究Fig.4.6.ECLresponsesofthesensortodifferentconcentrationsofL-Gluin0.1mol⋅L-1PBS(pH8.0):(a)5.0×10−6,(b)1.0×10−5,(c)5.0×10−5,(d)1.0×10−4,(e)5.0×10−4,(f)1.0×10−3and(g)5.0×10−3mol⋅L-1(insertcalibrationcurve)表4-1为不同方法检测谷氨酸的结果比对，通过比较发现，本研究发展的传感器具有较宽的线性响应范围和较低的检测限。因此，该传感器性能良好，具有线性检测范围宽，检测限低等优点，可以应用于L-谷氨酸的定量检测。表4-1不同方法检测谷氨酸的结果比对Table4-1.ComparisonwithothermethodsindetectingL-GluDetectionlimitDetectionmethodsLinearrange(mol⋅L-1)Ref.(mol⋅L-1)Amperometry1.0×10-4-1.4×10-31.4×10-5[229]Chronoamperometry1.0×10-5-5.0×10-41.0×10-5[230]ECL5.0×10-6-5.0×10-31.6×10-6本工作4.3.7纳米材料C-dot-AgNP-Lum稳定性考察实验研究了纳米材料C-dot-AgNP-Lum在4°C下储存的稳定性。将放置不同时间段的纳米材料用于修饰电极（L-GluOx/C-dot-AgNP-Lum/GCE），测试其在5mmol⋅L-1L-Glu（0.1mol⋅L-1PBS,pH8.0）中产生的ECL信号。如图4-7所示，15天后，传感器能够保持新鲜材料制备传感器ECL信号强度的96.3%；30天后为91.7%；45天后为86.1%。表明该材料的稳定性较好。64 第4章L-谷氨酸的高特异性固态电致化学发光手性传感器研究12000100.0%96.3%91.7%86.1%900060003000ECLintensity/a.u.00day15days30days45days图4-7纳米材料C-dot-AgNP-Lum稳定性研究结果Fig.4.7.TheStabilityofC-dot-AgNP-Lum4.3.8传感器的选择性、稳定性和重现性对本实验构建的ECL传感器分别进行了选择性、稳定性、重现性考察。选取一系列的L-氨基酸（组氨酸His、色氨酸Trp、苏氨酸Thr、瓜氨酸Cit、缬氨酸Val、丝氨酸Ser、丙氨酸Ala、脯氨酸Pro、精氨酸Arg和半胱氨酸Cys）和可能与谷氨酸共存的其他物质（尿素Urea、去甲肾上腺素NE、抗坏血酸AA、葡萄糖Glc、氯化镁MgCl和氯化钠NaCl）作为干扰物进行分析研究。由图4-8A的实验结可知，干扰物均未对传感器的ECL响应造成明显影响，说明该ECL传感器具有较好的选择性。12000Mix120009000L-Glu900060006000NaCl3000TrpMgCl2D-Glu3000CysNEAABlackECLintensity/a.u.SerValCitArgGlc00HisProThrUrea050100150200AlaECLintensity/a.u.BASelectivityTime/S图4-8(A)传感器对不同物质的选择性研究结果和(B)传感器的稳定性研究结果Fig.4.8.(A)Selectivityevaluationofthebiosensoragainstanothercompoundswiththeconcentrationof5.0mmol·L-1and(B)Stabilityofthebiosensortoin5.0mmol·L-1L-Glu图4-8B给出的是5mmol·L-1L-谷氨酸的ECL强度-时间曲线，表明该ECL传感器具有良好的稳定性。用同一批次及不同批次修饰电极进行重复测试，它们的批间和批内RSD均小于5%，说明所构建的ECL传感器具有较好的重现性。65 西南大学博士学位论文4.3.9样品分析表4-2人尿样中的L-Glu的测定结果Table2.DeterminationofL-GluinhumanurinesamplesAddedFoundedRSDRecoverySample(μmol·L-1)(μmol·L-1)(%)(n=6)(%)100104.13.9104.1urinesamples150145.93.797.3200205.53.1102.8在优化的条件下，通过标准加入法，将该传感器应用于尿样中的L-谷氨酸测定（样品前处理：将健康人体的尿样离心处理，用0.1mol⋅L-1PBS（pH8.0）稀释50倍后再用于测试）。表4-2列出的测定结果表明该传感器的准确度和重现性均令人满意。4.4结论本文构建了一种新型固态的鲁米诺电致化学发光生物传感器，用于研究它与L-或D-谷氨酸等多种物质的选择性作用。实验中，采用鲁米诺还原合成银纳米粒子，并结合碳点制备了复合纳米材料的鲁米诺发光探针，用于ECL信号放大，取得了较为理想的效果。在复合纳米材料中，既含有发光探针鲁米诺，鲁米诺还原的金属银纳米粒子又充当酶的固载基质，增加酶的固载量，使酶顺利与底液中的被测物作用，在电极表面原位产生共发光试剂，有效的减少了电子传输距离，实现了再一次的信号放大；同时，酶的加入增加了传感器的选择性；另外，对照试验发现碳量子点的信号放大能力优于氧化石墨烯。综述所述，该传感器对L-谷氨酸具有良好的ECL信号响应，具有线性范围宽、检测限低、选择性好、稳定性好等优点。通过尿液中谷氨酸含量的测定，为该传感器对实际样品的测试打下了基础。希冀该传感器的设计概念，在未来可以发展更多、更有效以及更实用的电致化学发光生物传感器。66 第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究5.1引言手性化合物的对映选择性识别对于生命世界的理解具有重要意义，因为不同构型的手性化合物依据代谢行为在生命科学中起着不同甚至相反的作用[10-17]。普萘洛尔（Pro）作为一种β-受体阻断药，被广泛应用在治疗心绞痛和婴儿血管瘤中[239]。药理学研究表明S（–）-普萘洛尔的药理学活性约是R（+）-普萘洛尔的100倍，且只有S（–）-普萘洛尔对治疗心血管疾病有疗效，R（+）-普萘洛尔则是一种有效的避孕类药物[240]。在目前的临床治疗中，普萘洛尔仍是以消旋体的形式入药，故而，发展有效的手性识别普萘洛尔药物的研究具有重要意义[241]。目前，普萘洛尔对映异构体的分析研究常采用毛细管电泳和高效液相色谱技术，但是它们的运行成本较高、操作过程繁琐，快速测定难等问题亟待解决[242-245]。电致化学发光（ECL）分析法，作为一类的新分析方法，兼具电分析高可控性和光分析的高灵敏性两种优势，灵敏可控且操作简单，将应用在Pro的检测分析上还未见报道[50-52]。类石墨烯相氮化碳（g-C3N4）具有与石墨烯的相似结构，是一种新型的二维共轭聚合物半导体纳米材料，在催化、降解和传感器等领域显示出重要的应用价值，受到越来越多研究者的关注[246]。将g-C3N4与金属纳米粒子或金属有机框架等其它材料复合改性合成新的纳米材料，可以显著地改善其性能，为其应用开发带来新的契机[131]。复合物经充分接触后形成异质结就是目前较为简单和常用的物理复合改性方法。另外，g-C3N4是最近被报道的一种具有发光性能新型纳米材料，具有成本低廉、化学和热稳定性好，光学稳定性优良的特点。本实验利用g-C3N4与金属盐碳酸镉复合改性，合成具有发光性能的新型纳米材料，构筑固态ECL传感器，通过与过硫酸根的共发光，研究传感器与Pro对映异构体的选择性作用，通过紫外可见吸收光谱技术计算了结合常数，对照说明产生选择性作用的原因。5.2实验部分5.2.1试剂与材料三聚氰胺和过硫酸钾（K2S2O8）购买于阿拉丁试剂公司（中国，上海）；R-普萘洛尔（R-Pro,98%）和S-普萘洛尔（S-Pro,98%）购买于3B科技公司（中国，武67 西南大学博士学位论文汉）；D-/L-组氨酸（D-/L-His，99%）购于百灵威化学试剂公司（中国，上海）；D-/L-色氨酸（D-/L-Trp，99%）、D-/L-酪氨酸（D-/L-Tyr，99%）和D-/L-苯丙氨酸（D-/L-Phe，98%）购于Sigma公司（美国，St.Louis,MO）；D-/L-多巴（D-/L-Dopa，99%）购买于阿拉丁试剂有限公司（中国，上海）；硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）、碳酸钠（Na2CO3）、无水乙醇、磷酸二氢钾（KH2PO4）、磷酸氢二钠（Na2HPO4）和氯化钾（KCl）购于北碚试剂厂（中国，重庆）。实验制备0.1mol·L-1不同pH值的磷酸盐缓冲液（PBS，由0.1mol·L-1KH-12PO4、Na2HPO4配制，含0.1mol·L的KCl作为支持电解质）。实验中使用的其余化学试剂均为分析纯试剂。实验用水均为超纯水，实验控制在室温下进行（25±0.5°C）。5.2.2仪器利用MPI-E型电致化学发光分析仪（西安瑞迈电子科学技术有限公司，中国）和CHI604D电化学工作站（上海辰华仪器公司，中国）分别进行ECL和电化学检测。检测过程中使用三电极体系，即用Ag/AgCl（饱和KCl）电极作为参比电极，铂丝电极作为对电极，修饰的或裸玻碳电极（GCE，Φ=4mm）作为工作电极。使用UV-2450紫外可见分光光度计（岛津，日本）进行紫外可见光吸收光谱的检测（UV-vis）；使用透射电子显微镜测得（TEM，JEM1200EX，日本电子株式会社）获得透射电子显微镜图像（TEM）由；通过S-4800场发射扫描电子显微镜（FE-SEM，日本东京）表征不同纳米材料的微观形貌；利用傅里叶变换红外光谱仪（美国，Perkinelmer公司）获得红外光谱数据。5.2.3类石墨烯相氮化碳制备实验中使用的玻璃器皿均依次用王水和超纯水洗涤干净。类石墨烯相氮化碳（g-C[247]3N4）的制备方法如下：称取20g三聚氰胺于三氧化二铝坩埚中，将其置于马弗炉中以3°C·min−1的速率升温到600°C，并在此温度下煅烧2h，得到类石墨烯相氮化碳块状固体，随后研磨得到类石墨烯相氮化碳粗品。将100mgg-C3N4粗品分散于100mL超纯水中，超声16h，得到乳白色悬浮液，再经过离心去除未脱落的类石墨烯相氮化碳，随后进行减压蒸馏浓缩，处理的浓缩液在室温条件下自然干燥，即得类石墨烯相氮化碳纳米片。将该纳米片再次均匀分散于超纯水中，制备1mg·mL-1的g-C3N4储备液，于4°C下避光储存备用。68 第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究5.2.4功能化类石墨烯相氮化碳纳米材料制备氮化碳复合碳酸镉纳米材料（CdCO3-g-C3N4）的制备过程如下：首先，将41.3mg的Cd(NO3)2·4H2O、12.7mg的Na2CO3、4ml超纯水和12ml无水乙醇混合加入25ml聚四氟乙烯反应釜中，搅拌20min，再加入1mL1mg·mL-1的g-C3N4分散液，混合均匀，于140°C下保温3天，随后冷却至室温，得到白色悬浊液，离心，洗涤3次。最后，沉淀重新分散在6ml超纯水中，得CdCO3-g-C3N4分散液，4°C下储存备用。5.2.5修饰电极制备首先，将裸玻碳电极（GCE，Φ＝4.0mm）依次用1.0、0.3和0.05μm的Al2O3抛光粉在麂皮上反复地打磨和抛光，依次用乙醇和超纯水连续超声清洗至表面洁净，于室温下自然晾干备用。在清洗干净的裸玻碳电极表面滴涂10µLCdCO3-g-C3N4分散液并晾干，用超纯水清洗，去除表面非特异性吸附，晾干备用，得到修饰电极CdCO3-g-C3N4/GCE。5.2.6修饰电极与普萘洛尔的作用图5-1电极修饰示意及其对不同构型普萘洛尔的ECL响应示意Fig.5.1SchematicillustrationoftheECLsensorandthedifferentECLsignalstowardsPro将制备的修饰电极CdCO3-g-C3N4/GCE置于含有不同浓度的普萘洛尔PBS溶液（pH=7.4含1mmol·L-1过硫酸钾）中进行ECL测试。测试电压为0.0~-1.0V，扫描速度为100mV·s-1，分别记录其ECL信号响应。电极的修饰示意及它对Pro的响应如图5-1所示。69 西南大学博士学位论文5.3结果与讨论NcF1600CEaOb1200800CdIntensity(a.u.)400Transmittance/a.u.0024681040003000200010000KeVWavenumber/cm-1图5-2g-C3N4的（A）TEM和（B）SEM表征，（C）CdCO3的SEM表征，g-C3N4-CdCO3的（D）SEM和（E）EDX表征，（F）不同纳米材料的FTIR谱：(a)g-C3N4-CdCO3,(b)g-C3N4和(c)CdCO3Fig.5.2.(A)TEMimagesofg-C3N4.(B)SEMimagesofg-C3N4.(C)SEMimagesofCdCO3.(D)SEMimagesofg-C3N4-CdCO3.(E)EDXspectraofg-C3N4-CdCO3.(F)FTIRspectraofdifferentmaterials:(a)g-C3N4-CdCO3,(b)g-C3N4and(c)CdCO35.3.1纳米材料的表征用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线能量散射谱（EDX）对制备的纳米材料形貌和组成元素进行了表征。g-C3N4呈二维片状结构70 第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究（图5-2A和B）；CdCO3为不规则纳米颗粒（图5-2C）；复合物CdCO3-g-C3N4为呈不规则层状结构的纳米颗粒，与CdCO3和g-C3N4的形貌有明显差异（图5-2D）。EDX谱图中可以观察到复合物中存在Cd和N元素。通过傅立叶变换红外光谱（FTIR）进一步了解了复合物CdCO3-g-C3N4的合成。如图5-2F所示，CdCO3-g-C3N4的谱图中可观察到g-C3N4的特征吸收（3000–3600cm−1为氢键的振动吸收；1000–1800cm−1为C–NH–C的振动吸收；810cm−1为三嗪环的吸收）和CdCO-1-13的特征吸收（1432cm为C-O振动吸收；876cm为CO2-[131,246,247]3变形振动吸收），说明CdCO3-g-C3N4纳米复合物制备成功。5.3.2不同修饰电极的电化学性能实验采用循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）技术研究了电极修饰过程的电化学特性。循环伏安法检测在含有5mmol·L-1[Fe(CN)3-/4-6]的PBS中进行。如图5-3A所示，裸玻碳电极呈现出一对标准的氧化还原峰（曲线a）；当电极表面修饰了CdCO3-g-C3N4后，氧化还原峰电流明显减小，峰电位差增大（曲线b），这是由于CdCO3-g-C3N4的导电能力较弱，阻碍了电极表面的电子传递所致。EIS获得经拟合的电极表面电子传递阻抗（Ret）。如图5-3B所示，裸玻碳电极为70.5Ω（曲线a）；表面修饰了CdCO3-g-C3N4后，阻抗增大到853.8Ω（曲线b），与循环伏安结果一致。0.30AaBb6000.15b4500.00a/mA300IZ''/ohm-0.151500-0.30-0.20.00.20.40.6030060090012001500E/VZ'/ohm图5-3不同修饰电极的（A）CV和（B）EIS表征：(a)裸电极和(b)CdCO3-g-C3N4/GCEFig.5.3.(A)CVand(B)EISofthedifferentmoifiedelectrodesinasolutionof5mmol·L-1[Fe(CN)6]4-/3-couple(1:1)(pH7.0):(a)bareGCEand(b)CdCO3-g-C3N4/GCE5.3.3电致化学发光法识别普萘洛尔对映异构体研究将修饰电极CdCO-13-g-C3N4/GCE置于含有1.0mmol·LR-Pro、S-Pro或空白溶液（0.1mmol·L-1PBS含5mmmol·L-1K2S2O8，pH=7.4）中进行ECL测试。如图5-71 西南大学博士学位论文4A所示，R-Pro（曲线a）和S-Pro（曲线b）产生较强的淬灭，并且信号强度间存在较大的差异。而控制实验中，仅用g-C3N4修饰的电极g-C3N4/GCE对Pro对映体不能获得明显的差异（图5-4B）。因此单独的g-C3N4不能发挥区分作用，而有效的识别源于金属盐CdCO3的参与；它与Pro对映体作用，阻碍了电极表面的电子传递，致使ECL信号降低，而不同构型的Pro与金属盐CdCO3的相互作用强度不同。g-C2−[59,131]3N4/S2O8体系在负极的ECL机理如下：1000010000B7500Acb80008000a700060006000650040004000a-1.00-0.9820002000bECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.000.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0Potential/VPotential/V图5-4不同修饰电极(A)CdCO3-g-C3N4/GCE和(B)g-C3N4/GCE的ECL信号响应研究：(a)1mmol·L-1R-Pro,(b)1mmol·L-1S-Pro和(c)不含Pro的测试结果Fig.5.4.ECLintensity-potentialcurvesofCdCO3-g-C3N4/GCE(A)andg-C3N4/GCE(B)in0.1mol·L-1PBScontaining5mmol·L-1K2S2O8with(a)1mmol·L-1R-Pro,(b)1mmol·L-1S-Proor(c)without传感器的ECL研究表明其识别效应源于金属盐CdCO3与不同构型Pro的作用不同。同时实验借助紫外可见光谱技术研究了CdCO3与Pro对映体之间的结合情况。不同浓度的CdCO-1-13（0~0.4mg·ml）与Pro（0.5mmol·L）结合的紫外吸收光谱如图5-5所示。随着CdCO3浓度的增加，Pro的紫外吸收逐渐增强，CdCO3与Pro的作用力增强。根据如下的BenesiandHildebrand方程（B-H方程）可以计算CdCO[248]3与Pro的结合常数。111nAA[Pro]([Pro]K[CdCO])03O方程中，A和A0分别为加入CdCO3前后Pro溶液的吸光度，Δε是加入CdCO372 第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究前后摩尔吸光系数差值，K为结合常数，[CdCOn3]0和[Pro]分别为CdCO3和Pro的起始浓度，n为结合物的结合比。通过1/ΔA对1/[CdCOn3]0作图，即可由所得线性方程的截距与斜率之比获得结合常数K。经计算，Pro对映异构体与CdCO3的结合常数分别为KCdCO3-R-Pro=5.210和KCdCO3-S-Pro=0.4676。说明S-Pro和R-Pro与CdCO3的结合存在明显的差异，与S-Pro的作用较弱。因此，在进行ECL测试时，修饰电极与S-Pro作用弱，残留在底液中较多的S-Pro，影响过硫酸根，而产生较弱的ECL信号。也就是说，由于普萘洛尔对映体与CdCO3的作用不同，它对CdCO3-g-C2-3N4/S2O8体系产生的ECL强度影响不同，对从而实现了对不同构型普萘洛尔的手性识别。8AaAb2.52.582.02.01.51.51.01.0AbsorbanceAbsorbance0.510.51325nm325nm0.00.0308315322329336308315322329336Wavelength/nmWavelength/nm3232BaBb24Y=0.6752+0.1296x24Y=0.08370+0.1790x2R2=0.9998)R=0.9970)00K=0.467616K=5.21016A-A(A-A(1/81/8OHOHHHONCH3ONCH30CH0CH3304080120160040801201601/[Cd]((mol.L-1)-1)1/[Cd]((mol.L-1)-1)图5-5(A)不同浓度CdCO-13加入0.5mmol·LPro对映体的紫外可见吸收光谱，(B)CdCO3结合Pro的双倒数图Fig.5.5.(A)UVspectraof0.5mmol·L-1R-Pro(a)andS-Pro(b)uponadditionofCdCO3ofvariousconcentrationsat25°C,andtheCdCO3concentrationsfrom(1)to(8)are0,0.00625,0.0125,0.025,0.05,0.1,0.2,and0.4mg⋅mL−1,respectively.(B)Doublereciprocalplotsof0.5mmol·L-1(a)R-Proand(b)S-ProwithvariousconcentrationsofCdCO35.3.4传感器应用实验测试了该修饰电极对一系列浓度的普萘洛尔对映异构体的ECL信号。如图5-6所示，该传感器的ECL信号强度随着Pro浓度的增加而减小。在1.0×10−3~73 西南大学博士学位论文1.0×10−6mol·L-1的浓度范围内，ECL信号强度与Pro浓度对数呈线性相关，其线性方程分别为I/I20=0.06156-0.07778logcR-Pro（R=0.9957）和I/I0=-0.1270-0.1018logc20S-Pro（R=0.9976）（I和I分别代表无淬灭剂和有淬灭剂时的ECL强度，c是淬灭剂Pro的浓度）。1.0800010-96000R-Pro0.8400010-32000ECLintensity/a.u.0.60-1.1-1.0-0.9-0.8-0.70Potential/V-1.1-1.0-0.9-0.8-0.78000Potential/VI/I0.410-96000aS-Pro40000.2b-3200010ECLintensity/a.u.0.00246810-1-log[Pro]/mol.L图5-6传感器对不同浓度不同构型Pro的ECL响应：(a)R-Pro和(b)S-ProFig.5.6.Thecalibrationplotswithdecreasingconcentrationsfrom1.0μmol·L-1to1.0mmol·L-1for(a)R-Proand(b)S-Prodeterminationin0.1mol·L-1PBScontaining5mmol·L-1K2S2O8表5-1对该传感器与已报道传感器的Pro测定结果进行了比较，数据显示该传感器性能良好，具有较宽的线性响应范围和较低的检测限。表5-1不同方法检测Pro的结果比较Table5-1ComparisonwithothermethodsfordetectionofProenantiomersLinearDetectionlimitMeasurementprotocolrange-1References-1(μmol·L)(μmol·L)Nanoplasticantibody/fluorimetric3.0-1390.7[249]Electrochemistry22~100007.3[250]Electrochemistry10~50003.3[47]Electrochemistry2.00.67[251]Electrochemistry37.5~10013[252]IonselectivePVCmembrane3.0~30000.1[253]electrodeElectrochemiluminescence1.0-10000.33本工作74 第5章基于氮化碳纳米复合物的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究5.3.5传感器稳定性、重现性和选择性实验考察了传感器的稳定性，图5-7给出了不同Pro浓度下传感器的ECL强度-时间图，ECL信号数据的RSD小于3%，表明ECL传感器具有良好的稳定性。此外，对传感器的重现性也进行了相应的实验，批内和批间测试RSD均小于5%，说明传感器检测性能良好。实验还考察了传感器的选择性。选取结构相似的几对对映异构体，将制备好的修饰电极分别置于含有不同构型的1mmol·L-1酪氨酸（Tyr），苯丙氨酸（Phe），色氨酸（Trp）、组氨酸（His）和多巴（Dopa）的测试液中进行ECL测试。对不同构型的ECL强度值进行比较，结果如图5-7d所示，传感器仅对普萘洛尔对映异构体具有较大的响应差异，表明该传感器对普萘洛尔对映体具有选择性作用。10000a10000b80008000RSD=1.6%60006000RSD=3.0%4000400020002000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.00050100150200250050100150200250Time/sTime/s2.010000RSD=1.8%cd80001.56000(S/L)1.04000/II(R/D)2000ECLintensity/a.u.0.500501001502000.0ProTyrPheDopaHisTrpTime/s图5-7传感器对不同浓度的Pro的稳定性研究结果：(a)1.0mmol·L-1R-Pro,(b)1.0mmol·L-1S-Pro,(c)0.0mmol·L-1Pro和(d)传感器对不同对映体的选择性考察结果Fig.5.7.ECLintensity-timecurvesofsensorsundercontinuouscyclicpotentialscansfor11cycles,determinationin0.1mol·L-1PBScontaining5mmol·L-1K2S2O8:(a)1.0mmol·L-1R-Pro,(b)1.0mmol·L-1S-Proand(c)withoutR-/S-Pro.(d)Comparisonofenantioselectivityofenantiomersonthesensor5.4结论具有识别效应的ECL传感器的构筑，不仅要有ECL发光物质的参与，还要有具有识别能力的物质参与，本实验通过将发光物质g-C3N4进行简单修饰，合成了兼具ECL发光和选择性识别能力的CdCO3-g-C3N4的功能化复合纳米材料，构筑75 西南大学博士学位论文了新型手性识别固态ECL传感器，对普萘洛尔对映异构体进行了识别研究。采用SEM、TEM、EDX和FTIR技术讨论了CdCO3-g-C3N4复合纳米材料的性能。借助紫外可见吸收光谱计算了R-和S-构型普萘洛尔与CdCO3的结合常数。同时，ECL测试结果表明该材料的识别能力源于CdCO3。该研究拓宽了电致化学发光传感器的范畴，设计方法简便，为手性识别传感器的研究发展提供了新的思路。76 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究6.1引言电致化学发光（ECL）是一个年轻的学科领域，对其研究截至目前仍可谓是沧海一粟。具有ECL性能的物质分为有机物类、无机物类和纳米材料类，有机物类以鲁米诺体系为主；无机物类的研究一直是围绕着钌配合物和铱配合物展开的，尤其是钌配合物的应用开发[49-52,254-258]。近年来，随着纳米技术的发展，一系列的量子点和纳米材料类的发光物质也是异军突起，并展现了优异的ECL性能[259-262]。各种金属量子点、石墨烯量子点、碳量子点和金属纳米簇作为发光物质的ECL传感器的研究也是层出不穷[132,140,147,259-262]。近期，袁若教授课题组发表了一系列的ECL生物传感器，采用的ECL体系分别是聚9,9-二辛基芴—H2O2、红荧烯—溶解氧、铜纳米簇—水合肼和MoS2量子点—三乙胺，打破了原有传统的ECL体系研究，开辟了新的ECL研究方向[88,147,153,154]。结合电致化学发光与荧光的共性，从荧光物质中探寻新的具有ECL性能的物质是重要的研究方向。此外，DingJiang等研究报道了采用一步热处理合成氧化锌纳米晶复合氮参杂石墨烯，并通过ECL实验证实了氧化锌纳米晶具有ECL的性能[263]。绝大多数的锌配合物都具有荧光的性能，所以实验设计合成金属锌的配合物，并研究它的ECL性能。樟脑酸是结构中含有两个羧基基团的五元环化合物，它的羧基可以与金属离子配位，生成稳定的配合物。同时，樟脑酸具有手性，它可用作医药中间体和对映异构体拆分。用樟脑酸作为有机配体合成配合物的研究报道有很多，但对其的应用开发仍较少，尤其是在ECL研究领域[264-266]。手性现象普遍存在于生命体和非生命体中，尤其是在生命体中，具有至关重要的作用。生命体的正常活动都离不开手性物质，离不开大量的分子识别[15-19]。对映选择性识别对于理解生命世界具有重要意义，不同构型的手性化合物在生命科学中起着不同甚至相反的作用，手性识别任重而道远[267,268]。手性药物普萘洛尔，不同构型在生命体中的作用亦是不同，但其目前在临床的应用治疗中，仍是以消旋体的形式入药。所以，对普萘洛尔对映体的识别研究具有很大的价值和意义，仍有待开发[269-277]。在本实验中，从手性ECL传感器的设计角度出发，合成了樟脑酸锌配合物，并通过一系列表征手段，验证了合成的配合物为目标物；通过ECL测试发现其与77 西南大学博士学位论文胺类的化合物具有ECL响应，并研究了其ECL机理。同时利用樟脑酸锌配合物构筑了手性的ECL传感，研究了其对普萘洛尔对映异构体的识别作用。6.2实验部分6.2.1试剂与材料R-普萘洛尔(R-Pro,98%)和S-普萘洛尔(S-Pro,98%)购买于3B科技公司（中国，武汉）；4-羟乙基哌嗪乙磺酸（HEPES）、缓血酸胺（Tris）购买于大川精细化工有限公司（中国，宁波）；D-樟脑酸（D-H2-Cam,99%）、R-/S-萘普生（R-/S-Nap，98%）和D-/L-组氨酸（D-/L-His，99%）购于百灵威化学试剂公司（中国，上海）；D-/L-酪氨酸（D-/L-Tyr，99%）和D-/L-苯丙氨酸（D-/L-Phe，98%）购于Sigma公司（美国，St.Louis,MO）；醋酸锌（Zn(AC)2·4H2O）、氯化钠（NaCl）、盐酸（HCl）、氯化镁（MgCl2）、碳酸钠(Na2CO3)、无水乙醇、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠（Na-2HPO4）和氯化钾（KCl）购于北碚试剂厂（中国，重庆）。实验制备0.1mol·L1磷酸盐缓冲液（PBS，由0.1mol·L-1KH-12PO4、Na2HPO4配制，含0.1mol·L的KCl作为支持电解质）、20mmol·L-1缓血酸胺-盐酸缓冲盐溶液（Tris-HCl）和HEPES缓冲盐溶液。实验中使用的其余化学试剂均为未经进一步纯化的分析纯试剂。实验用水均为超纯水，实验均控制在室温下进行（25±0.5°C）。6.2.2仪器利用MPI-E型电致化学发光分析仪（西安瑞迈电子科学技术有限公司，中国）和CHI604D电化学工作站（上海辰华仪器公司，中国）分别进行ECL和电化学检测。检测过程中使用三电极体系，即用Ag/AgCl（饱和KCl）电极作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰的或裸玻碳电极（GCE，Φ=4mm）作为工作电极。紫外可见吸收光谱的检测（UV-vis）是使用UV-2450紫外可见分光光度计（岛津，日本）进行的；不同纳米材料的微观形貌表征用S-4800场发射扫描电子显微镜（FE-SEM，日本东京）；红外光谱数据来自傅里叶变换红外光谱仪（美国，Perkinelmer公司）；X射线光电子能谱分析表征（XPS）用AlKaX-ray(1486.6ev)作为光源，使用的是VGScientificESCALAB250分光仪（Escalab250Xi,赛默飞公司，美国）。78 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究6.2.3樟脑酸锌配合物制备实验中使用的玻璃器皿均依次用王水和超纯水洗涤干净。分别将0.1228g的醋酸锌溶于4mL水，0.1000g的D-樟脑酸溶于4mL的无水乙醇，超声下将上述两种溶液混合并保持3小时，再于室温下搅拌12小时，得到悬浮液，离心，依次用水和50%乙醇水溶液洗涤，在室温下自然晾干，即得樟脑酸锌配合物（ZnCam）。将配合物分散于超纯水水中，制备1mg·mL-1的ZnCam储备液，于4°C下避光储存备用。6.2.4修饰电极构建将玻碳电极（GCE，Φ＝4.0mm）依次用1.0、0.3和0.05μm的Al2O3抛光粉在麂皮上反复地打磨和抛光，用超纯水洗涤，并依次用乙醇和超纯水连续超声清洗至表面洁净，于室温下自然晾干备用。在清洗干净的裸玻碳电极表面滴涂10µL1mg·mL-1的ZnCam的分散液并晾干，用超纯水清洗，去除表面非特异性吸附，晾干备用，得到修饰电极ZnCam/GCE。图6-1修饰电极示意及其对Pro对映体的ECL响应示意Fig.6.1SchematicillustrationoftheECLsensorandthedifferenceECLsignalstowardsPro6.2.5修饰电极与普萘洛尔的作用将制备的修饰电极ZnCam/GCE置于含有不同浓度的普萘洛尔的Tris-HCl缓冲盐溶液（pH=7.4）中进行ECL测试。测试电压为-2.0~1.8V，扫描速度为600mV·s-1，分别记录其ECL信号响应。传感器的构筑过程及其ECL信号响应如图6-79 西南大学博士学位论文1所示。6.3结果与讨论6.3.1材料的表征用扫描电子显微镜（SEM）对制备的材料形貌进行了表征。ZnCam呈不规则的棒状结构，棒的大小差别较大，直径在500nm~1μm，属于长度不均一的微纳材料（图6-2A）。X射线电子能谱（XPS）用于分析配合物的元素成分[278,279]。图6-2Ba为ZnCam微纳颗粒的XPS全扫描谱图，谱中出现C1S、O1S和Zn2P的特征峰；图6-2Bb-d分别为特征峰的放大图；表明在该材料中存在锌、碳和氧元素。280000BaZn2pO1s210000C1s14000070000Relaticeintensity(a.u.)0030060090012001500Bindingenergy(ev)250002500036000BbZn2pBcO1sBdC1p2000020000300001500024000150001000018000100005000Relaticeintensity(a.u.)Relaticeintensity(a.u.)Relaticeintensity(a.u.)120000500010101020103010401050525530535540545280285290295300Bindingenergy(ev)Bindingenergy(ev)Bindingenergy(ev)aexem350nm400nmbTransmittance/%CFluorescenceintensityD01000200030004000320340360380400420-1Wavenumber/cmWavelength/nm图6-2配合物ZnCam的表征（A）SEM，（B）XPS、（C）FTIR和（D）FLFig.6.1.(A)TEMimagesofZnCamwithdifferentmagnification,(B)XPScharacterizationforthefullregionofZnCamandthedifferentelementsofZn2pregion,O1sregionandC1sregion.(C)FTIRof(a)ZnCamand(b)D-Cam,(D)FLofZnCam通过傅立叶变换红外光谱（FTIR）进一步研究了ZnCam。如图6-2C所示，80 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究ZnCam的谱图中（曲线a）可观察到樟脑酸的特征吸收峰（1700cm−1为樟脑酸的羧基振动吸收峰）；将ZnCam和樟脑酸的FTIR谱相对比，二者的主要吸收峰波数产生了移动，源于樟脑酸的羧基与锌形成了配位键[280,281]。另外，ZnCam的荧光光谱的最大激发波长在350nm，最大发射波长在400nm（图6-2D），表明ZnCam具有荧光特性。6.3.2不同修饰电极的电化学性能实验研究采用循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）技术研究了电极修饰过程的电化学特性。循环伏安法检测在含有5mmol·L-1[Fe(CN)3-/4-6]的PBS中进行。如图6-3A所示，裸玻碳电极呈现出一对特征的氧化还原峰（曲线a）；当电极表面修饰了ZnCam后，氧化还原峰电流明显减小，峰电位差增大（曲线b），这是由于ZnCam的导电能力较弱，阻碍了电极表面的电子传递所致。EIS获得经拟合的电极表面的电子传递阻抗（Ret），如图6-3B所示，裸玻碳为78.5Ω（曲线a）；表面修饰了ZnCam后，阻抗增大到185.6Ω（曲线b），这与循环伏安结果一致。300a0.2AB240b0.1b180a0.0120I/mAZ''/ohm-0.160-0.20-0.20.00.20.40.6080160240320E/VZ'/ohm图6-3修饰电极构建的(A)CV和(B)EIS表征：(a)裸电极和(b)ZnCam/GCEFig.6.3.(A)CVand(B)EISofthemodifiedelectrodesinasolutionof5mmol·L-1[Fe(CN)6]4-/3-couple(1:1)(pH7.0):(a)bareGCEand(b)ZnCam/GCE6.3.3电致化学发光法识别普萘洛尔对映异构体研究将修饰电极ZnCam/GCE置于含有1.0mmol·L-1R-Pro、S-Pro或空白的Tris-HCl缓冲溶液（pH=7.4）中进行ECL测试。如图6-4所示，R-Pro（曲线b）和S-Pro（曲线c）产生较强的淬灭，并且信号强度间存在较大的差异，由此得知该传感器对普萘洛尔具有识别效应，普萘洛尔的加入淬灭ZnCam修饰电极在Tris-HCl缓冲溶液中的ECL发光。81 西南大学博士学位论文120001200R-Pro900a9000600300S-Pro6000ECLintensity/a.u.0-2-10123000Potential/VECLintensity/a.u.b0c-2-1012Potential/V图6-4修饰电极ZnCam/GCE对普萘洛尔对映异构体的ECL响应：(a)无Pro,(b)1mmol·L-1R-Pro和(c)1mmol·L-1S-ProFig.6.4.ECLintensity-potentialcurvesofZnCam/GCEinTris-HClwithout(a)Proandcontaining1mmol·L-1(b)R-Proand(c)S-Pro6.3.4电致化学发光机理研究实验研究了该体系中产生ECL的原因和机理。首先测试了ECL信号的产生是否与测试底液中的溶解氧有关（图6-5A）。在相同的实验条件下，将修饰电极ZnCam/GCE置于未除氧的Tris-HCl缓冲底液中进行ECL测试（曲线a）和去除氧气的Tris-HCl缓冲底液中进行ECL测试（曲线b），二者的ECL响应基本无差异，表明该体系产生ECL响应与溶解氧无关。实验研究了缓冲溶液类型对ECL信号的影响。分别将修饰电极ZnCam/GCE置于pH7.4的Tris-HCL、HEPES和PBS的缓冲盐溶液中进行ECL测试，结果如图6-5B所示，Tris-HCL缓冲液中的ECL强度最大（曲线a）；HEPES缓冲液中的强度次之（曲线b）；PBS中几乎无ECL响应（曲线c）。不同种类缓冲溶液中的ECL强度不同，Tris-HCL和HEPES中能产生ECL响应，PBS则无，这是因为Tris-HCL中的缓血酸胺和HEPES中的4-羟乙基哌嗪乙磺酸都属于胺类物质，可以催化促进ECL产生，而PBS中不含有此类物质。Tris-HCL中的ECL信号优于HEPES，这与缓冲液主要成分的物质结构、缓冲能力和离子强度等相关。实验还分别将樟脑酸和醋酸锌加入Tris-HCl的缓冲溶液中，用裸玻碳电极测试其ECL响应。测试结果如图6-5C所示，3mmol·L-1的锌离子的发光强度约在8413a.u.，发光电位略有偏移（曲线b），樟脑酸中则无ECL信号产生（曲线c）。由此可以推断，体系中的发光来源于组成中的锌。相比于修饰电极的发光电位略有偏移，是由于锌的配位作用产生的。82 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究1200012000AaBa9000b900060006000b30003000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.00c-2-1012-2-1012Potential/VPotential/V1200013000CDa120009000b1100060001000030009000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.0c8000-2-10126.87.27.68.08.4Potential/VpH图6-5（A）修饰电极ZnCam/GCE在不同溶氧下的ECL响应：(a)不充氮气和(b)充氮气，（B）修饰电极ZnCam/GCE在不同缓冲盐溶液中的ECL测试：(a)Tris-HCl,(b)HEPES和(c)PBS，（C）醋酸锌和樟脑酸的ECL响应研究：(a)修饰电极ZnCam/GCE在Tris-HCl缓冲盐溶液中的ECL响应，(b)裸电极在含ZnAC2的Tris-HCl缓冲盐溶液中的ECL响应和(c)裸电极在含D-H2-Cam的Tris-HCl缓冲盐溶液中的ECL响应，（D）修饰电极ZnCam/GCE在不同pH值Tris-HCl缓冲盐溶液中的ECL响应Fig.6.5.(A)ECLintensity-potentialcurvesofZnCam/GCEinTris-HClwith(a)dissolvedoxygenand(b)withoutdissolvedoxygen.(B)ECLintensity-potentialcurvesofZnCam/GCEindifferentbuffers:(a)Tris-HCl,(b)HEPESand(c)PBS.(C)(a)ECLintensity-potentialcurvesofZnCam/GCEinTris-HCl,ECLintensity-potentialcurvesofGCEinTris-HClcontaining3mmol·L-1(b)ZnAC2or(c)D-H2-Cam.(D)ECLintensityofZnCam/GCEindifferentpHvalueofTris-HCl实验还研究了Tris-HCl缓冲盐溶液的pH值对ZnCam修饰电极ECL强度的影响。如图6-5D所示，不同pH的缓冲底液中的ECL强度不同，强度值随着pH值的增加而增加。由此可见ZnCam的ECL性能受pH的影响较大，这与传统的发光物质钌配合物和鲁米诺相似[49-52]。综上所述，结合胺类物质促进ECL发光的机理，推断本实验体系的电致化学发光反应过程如下[114,115]：83 西南大学博士学位论文6.3.4识别机制研究实验采用紫外可见吸收光谱技术考察了不同物质的紫外吸收光谱。不同构型Pro分别与ZnCam的作用验证其对Pro对映体的识别。如图6-6所示，0.5mmol·L-1的Pro的紫外最大吸收峰在325nm，不同构型的吸收强度略有差异（曲线a和b）；不同构型的Pro分别混合ZnCam后，最大吸收峰无变化，但吸收强度的差异变大（曲线a’和b’）。这是由于不同构型的Pro与ZnCam的作用不同而造成的吸收差异，不同作用使其对ZnCam的ECL影响不同，产生不同程度的淬灭，从而产生识别现象。0.800.80ABb'b0.720.72aa'0.640.64AbsorbanceAbsorbance0.560.560.480.48308312316320324328308312316320324328Wavelength/nmWavelength/nm图6-6ZnCam与Pro对映异构体的紫外可见吸收光谱研究，A：(a)0.5mmol·L-1R-Pro和(b)0.5mmol·L-1S-Pro,B：(a’)1.0mg⋅mL−1ZnCam和0.5mmol·L-1R-Pro的混合溶液以及(b’)1.0mg⋅mL−1ZnCam和0.5mmol·L-1S-Pro的混合溶液Fig.6.6.(A)UVspectraof(a)0.5mmol·L-1R-Proand(b)0.5mmol·L-1S-Pro,(B)UVspectraofthemixtureof1.0mg⋅mL−1ZnCamand0.5mmol·L-1(a’)R-Proor(b’)S-Pro(0.1mol·L-1Tris-HCl,pH7.4)6.3.5传感器的应用实验测试了该修饰电极对一系列浓度的普萘洛尔对映异构体的ECL信号。如图6-7所示，该传感器的ECL信号强度随着Pro浓度的增加而减小。在1.0×10−3~1.0×10−6mol·L-1的浓度范围内，ECL信号强度与Pro浓度对数呈线性相关，线性方程分别为I/I0=-0.8016+0.2924logc20R-Pro（R=0.9952）和I/I=-0.9120+0.3054logcS-2=0.9961）（I0和I分别代表无淬灭剂和有淬灭剂时的ECL强度，c是淬Pro（R灭剂Pro的浓度）。84 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究10000100001.0I/I0-60-6=-0.8016+0.2924logcR-Pro101.0I/I=-0.9120+0.3054logcS-Pro10220.8R=0.99528000R=0.996180000.80.60.6000.460006000I/II/I0.40.20.240000.040000.03.03.64.24.85.46.03.03.64.24.85.46.0-1-log[R-Pro]/mol.L2000-12000-log[S-Pro]/mol.LECLintensity/a.u.-3ECLintensity/a.u.10-3100A0B-2-1012-2-1012Potential/VPotential/V图6-7传感器对不同浓度Rro的ECL响应和ECL值与Pro浓度对数的标准曲线：(A)R-Pro和(B)S-ProFig.6.7.ECLintensitiesof(A)R-Proand(B)S-Prowithdifferentconcentrations:1.0mmol·L-1,0.5mmol·L-1,0.1mmol·L-1,50μmol·L-1,10μmol·L-1,5μmol·L-1and1μmol·L-1(insets:Thecalibrationplotswithdecreasingconcentrationsfrom1μmol·L-1to1.0mmol·L-1forProdeterminationinTris-HCl)表6-1对该传感器与已报道传感器Pro的测定结果进行了比较，数据显示该传感器性能良好，具有较宽的线性响应范围和较低的检测限。表6-1不同方法检测Pro的对比Table6-1ComparisonwithothermethodsfordetectionofProenantiomersLinearDetectionlimitMeasurementprotocolrange-1References-1(μmol·L)(μmol·L)Electrochemistry2.00.67[251]IonselectivePVCmembrane3.0~30000.1[253].electrodeElectrochemistry22~100007.3[250]Electrochemistry10~50003.3[47]Electrochemistry37.5~10013[252]Nanoplasticantibody/fluorimetric3.0~1390.7[249]Electrochemiluminescence1.0~10000.33本工作6.3.6传感器稳定性、重现性和选择性实验考察了传感器的稳定性，图6-8给出了不同Pro浓度下传感器的ECL强度-时间图，ECL信号数据的RSD小于1%，表明ECL传感器具有良好的稳定性。85 西南大学博士学位论文此外，对传感器的重现性也进行了相应实验，批间和批内测试RSD均小于5%，说明传感器检测性能良好。实验还考察了传感器的选择性。选取结构相似的几对对映异构体，将制备好的修饰电极分别置于含有不同构型的1mmol·L-1苯丙氨酸（Phe）、萘普生（Nap）、酪氨酸（Tyr）和组氨酸（His）的测试液中进行ECL测试。对不同构型的ECL强度值进行比较，结果如图6-8d所示，传感器仅对普萘洛尔对映异构体具有较大的响应差异，表明该传感器对普萘洛尔对映体具有选择性作用。1200012000ab900090006000RSD=0.89%6000RSD=0.85%30003000ECLintensity/a.u.ECLintensity/a.u.00020406080020406080Time/sTime/s12000c3RSD=0.75%d900026000(S/L)/I30001I(R/D)ECLintensity/a.u.00020406080ProPheNapTyrHisTime/s图6-8传感器对不同浓度的Pro的稳定性研究结果：(a)0.05mmol·L-1R-Pro,(b)0.05mmol·L-1S-Pro,(c)无Pro,(d)传感器对不同对映体的选择性研究结果Fig.6.8.ECLintensity-timecurvesofsensorsundercontinuouscyclicpotentialscansfor7cycles,determinationinTris-HCl:(a)0.05mmol·L-1R-Pro,(b)0.05mmol·L-1S-Proand(c)withoutR-/S-Pro.(d)Comparisonofenantioselectivityofenantiomersonthesensor6.4结论从电致化学发光手性传感器的设计角度出发，本实验合成了具有ECL性能的微纳材料樟脑酸锌配合物，同时通过多种手段表征了该配合物，并详细研究了它的ECL性能，推测了其发光机理。基于这个新型的ECL体系，构建了信号减小型的ECL传感器，实现对手性药物分子普萘洛尔对映异构体的识别和检测。实验还借助紫外可见光谱的研究手段，发现樟脑酸锌与普萘洛尔对映异构体作用后，扩大了对映异构体间的紫外吸收差异，从而说明了其产生不同淬灭程度的原因。除此之外，86 第6章基于樟脑酸锌的固态电致化学发光对手性药物普萘洛尔的识别研究本实验还发现锌离子可以与胺类物质作用，产生ECL信号，为开展新型的ECL体系，设计新的ECL传感器研究奠定了基础。总的来说，本实验在设计合成兼具电致化学发光和立体选择性的复合纳米材料方面，进行了开拓性的尝试，并取得了一定的成果；但是，电致化学发光的发展与进步仍有较大的空间，在未来，我们期待有更多、更高效、更实用的电致化学发光传感器的出现。87 西南大学博士学位论文88 第7章总结展望第7章总结展望本篇论文从电致化学发光着手，设计制备手性传感，研究具有手性选择性的物质与手性对映体之间的作用，同时研究手性物质检测的线性相关性、稳定性、重现性和选择性。本论文在设计合成兼具电致化学发光和手性识别作用物质方面和其在手性传感的构建应用上具有一定的创新性。电致化学发光手性传感器的构建为手性作用机制的研究提供了新的视角，为手性物质的识别检测开辟了新的思路，并取得了以下的研究成果：1.碳纳米管具有许多优异的力学、电学、化学和光学性质，被广泛应用在传感器的构建中。金属纳米材料的优异性不仅可以用于传感器的信号放大，还可以通过成键作用来固载手性选择剂。环糊精分子具有中空的立体环状结构，内腔疏水，外部亲水，可以很好的通过包络作用实现对分子的识别。抗坏血酸和异抗坏血酸在自然界中的来源和其功能性具有差异，同时又可作为三联吡啶钌的共发光试剂。实验设计以三联吡啶钌作为发光物质，环糊精作为手性选择剂，借助金铂碳纳米管复合纳米材料的信号放大作用，构建了对抗坏血酸和异抗坏血酸的手性传感。2.金属有机框架（MOF）是由金属离子或团簇与有机配体通过配位键组装形成的，具有分子内孔隙的，有机-无机杂化材料；可以通过调配中心金属离子或有机配体获得结构和功能多样性的新材料。纳米花状的MOF拥有多级的层状结构，大的表面积和便捷的电子传输通道，被认为是最完美的形态之一。实验设计合成了功能化的金属有机框架纳米花Ru-MOF，并借助其与硫化镉量子点的电致化学发光作用和功能化富勒烯的信号放大作用，研究其与色氨酸对映异构体的电致化学发光响应，实现了色氨酸灵敏检测。与此同时，此实验开发了有关手性小分子的开关型固态电致化学发光传感。3.实验设计从如何实现高效信号放大和专一性手性识别检测的角度出发，利用碳量子点、鲁米诺还原的金属银纳米粒子和氨基酸氧化酶构建了高选择性的固态ECL手性传感，实现了对L-谷氨酸的高灵敏和高特异性检测。量子点因其量子效应比一般纳米材料具有更多的优势，利用碳量子点代替传统的碳纳米材料用于ECL信号放大；鲁米诺结构氨基还原制备银纳米粒子，在促进信号放大和固载专一性氨基酸氧化酶的同时，也实现了固态鲁米诺传感的构建。结果表明该传感器的构建策略实现了一个高选择性、高特异性的灵敏检测，具有一定的普适性。89 西南大学博士学位论文4.类石墨烯相氮化碳（g-C3N4）是一类新的环境友好的电致化学发光物质，它无毒、来源丰富、制备工艺简单、热稳定性、化学稳定性和光催化性能好且易于修饰。手性药物普萘洛尔对映异构体的不同构型具有不同的药理学活性，但其目前仍是以消旋体的形式入药，对其手性识别的研究具有非常重要的价值和意义。从电致化学发光法手性传感的构建角度出发，修饰发光物质类石墨烯相氮化碳，合成兼具电致化学发光和手性识别功能的新材料，并将其用于ECL手性传感的构建，实现了对手性药物普萘洛尔对映体的识别和检测。5.电致化学发光分析技术是以电化学为基础，与化学发光相结合的产物。它同时兼具电化学的高可控性以及化学发光法的灵敏性，操作简单、可控、易于实现，主要是通过在电极表面的电化学反应产生发光，实现某些特定物质的定量定性分析。具有发光性能的新材料的开发与应用仍有较大的潜力，将为电致化学发光的发展和应用带来新的契机。实验研究开发了具有电致化学发光和手性识别功能的新型微纳材料樟脑酸锌，并将其用于ECL手性传感的构建，实现了对手性药物普萘洛尔的识别和检测。总的来说，本篇论文在设计合成兼具电致化学发光和立体选择性的复合纳米材料及构建电致化学发光手性传感方面进行了开拓性的尝试，并取得了一定成果。然而，目前的研究仅如沧海一粟，仍有很多的不足，电致化学发光手性传感的发展与进步仍有较大的空间，而且对于手性物质间的作用机制仍需进一步的深入探究。惟愿此篇论文可以抛砖引玉，激励更多相关领域的研究出现，同时期待有更多、更高效、更实用的电致化学发光手性传感器的出现。90 参考文献参考文献[1]BazavovA.,BhattacharyaT.,ChengM.,etal.ChiralanddeconfinementaspectsoftheQCDtransition.Phys.Rev.D.,2012,85,1550-7998.[2]BarronL.D.,Chemistry:Chirality,magnetismandlight.Nature.,2000,405,895-896.[3]朱圣庚，徐长法.生物化学.第四版.北京：高等教育出版社，2017.[4]张莹,张阳阳,杨奇.氨基酸对映体拆分的研究进展.辽宁大学学报(自然科学版).2002,29(3):193-197.[5]BeerG.,RurackK.,DaubJ.,Chiraldiscriminationwithafluorescentboron-dipyrromethenedye.Chem.Commun.,2001,27,1138-1139.[6]TangK.J.,GanH.,LiY.,ChiL.F.,SunT.L.,FuchsH.,StereoselectiveinteractionbetweenDNAandchiralsurfaces.J.Am.Chem.Soc.,2008,130,11284-11285.[7]尤启冬，林国强.手性药物：研究与应用.北京：化学工业出版社，2003,3-5.[8]单绍军，哈成勇.萜类化合物为手性源合成拒食剂研究进展.化学通报.2004,67(7):493-498.[9]林志坚.昆虫的性外激素及性引诱剂.邵阳学院学报(社会科学版).1996(5):97-97.[10]ZagonJ.,DehneLI.,BöglKW.,D-aminoacidsinorganismsandfood.Nutr.Res.,1994,14,445-463.[11]ZhengZ.,LiY.,BisoyiHK.,etal.Three-dimensionalcontrolofthehelicalaxisofachiralnematicliquidcrystalbylight.Nature.,2016,531,352–356.[12]ZhengZ.,LiuB.,ZhouL.,etal.Widetunablelasinginphotoresponsivechiralliquidcrystalemulsion.J.Mater.Chem.C.,2015,3,2462-2470.[13]SzabóZI.,TóthG.,VölgyiG.,etal.ChiralseparationofasenapineenantiomersbycapillaryelectrophoresisandcharacterizationofcyclodextrincomplexesbyNMRspectroscopy,massspectrometryandmolecularmodeling.J.Pharm.Biomed.Anal.,2016,117,398–404.[14]VerleysenK,VandenBoschTandSandraP.Comparisonofhighlysulfatedα-,β-,andγ-cyclodextrinsand18-crown-6-tetracarboxylicacidfortheenantiomericseparationofsomeaminoacidsandderivativesbycapillaryelectrophoresis.Elestrophoresis.,1999,20,2650–2655.[15]HofstetterO.,HofstetterH.,WilchekM.,SchurigV.,GreenB.S.,Chiral91 西南大学博士学位论文discriminationusinganimmunosensor.Nat.Biotechnol.,1999,17,371-374.[16]Rubio-BarrosoS.,Santos-DeigadoM.J.,Martfn-OlivarC.,IndirectchiralHPLCdeterminationandfluorimetricdetectionofD-aminoacidsinmilkandoystersamples.J.DairySci.,2006,89,82-89.[17]顿彬，刘会臣.手性药物对映体在药效学与药代动力学的相互作用.中国临床药理学杂志.2005,21,66-69.[18]WuJ.,SuP.,HuangJ.,etal.Synthesisofteicoplanin-modifiedhybridmagneticmesoporoussilicananoparticlesandtheirapplicationinchiralseparationofracemiccompounds.J.Colloid.Interf.Sci.,2013,399,107-114.[19]唐琴，陈先勇，宋航.高效液相色谱手性拆分药物对映体机理研究.分析试验室.2010,29,29-31.[20]MatarashviliI.,GhughunishviliD.,ChankvetadzeL.,etal.Separationofenantiomersofchiralweakacidswithpolysaccharide-basedchiralcolumnsandaqueous-organicmobilephasesinhigh-performanceliquidchromatography:Typicalreversed-phasebehavior?.J.Chroma.A.,2017,1483,86-92.[21]TanakaK.,MuraokaT.,OtuboY.,etal.HPLCenantioseparationonahomochiralMOF–silicacompositeasanovelchiralstationaryphase.RSCAdv.,2016,6,21293-21301.[22]FanaliC.,FanaliS.,ChankvetadzeB.,HPLCseparationofenantiomersofsomeflavanonederivativesusingpolysaccharide-basedchiralselectorscovalentlyimmobilizedonsilica.Chromatographia.,2016,79,119-124.[23]SunP.,WangC.,PadivitageNLT.,etal.Evaluationofaromatic-derivatizedcyclofructans6and7asHPLCchiralselectors.Analyst.,2011,136,787-800.[24]YuB.,ZhangS.,LiG.,etal.Light-assistedpreparationofvancomycinchiralstationaryphasebasedondiazotizedsilicaanditsenantioseparationevaluationbyhigh-performanceliquidchromatography.Talanta.,2018,182,171-177.[25]TangJ.,YangB.,ZhouJ.,etal.AcationiccyclodextrinclickedbilayerchiralstationaryphaseforversatilechiralseparationinHPLC.NewJournalofChemistry.,2018.[26]WahlJ.,HolzgrabeU.,Capillaryelectrophoresisseparationofphenethylamineenantiomersusingaminoacidbasedionicliquids.Journalofpharmaceuticalandbiomedicalanalysis.,2018,148,245-250.92 参考文献[27]WuE.,etal.Enantioseparationandchiralrecognitionofa-aminoacidsandtheirderivativeson(2)-18-crown-6-tetracarboxylicacidbondedsilicabycapillaryelectrochromatography.Arch.Pharm.Res.,2015,38,1499-1505.[28]李民赞.光谱分析技术及其应用.科学出版社,2006.[29]YoshiharaD.,TsuchiyaY.,NoguchiT.,etal.Cyclodextrin-assistedaynthesisofametallosupramolecularterbium(III)polymeranditsfluorescencepropertiesandchiralrecognition.Chem.Eur.J.,2013,19,15485-15488.[30]ZhuF.,LiX.,LiY.,etal.Enantioselectivecirculardichroismsensingofcysteineandglutathionewithgoldnanorods.Anal.Chem.,2015,87,357-361.[31]SongG.,XuC.,LiB.,Visualchiralrecognitionofmandelicacidenantiomerswithl-tartaricacid-cappedgoldnanoparticlesascolorimetricprobes.Sensor.Actuat.B.chem.,2015,215,504-509.[32]WangC.,WuE.,WuX.,ZhangG.,etal.Enantioselectivefluorescentrecognitioninthefluorousphase:enhancedreactivityandexpandedchiralrecognition.J.Am.Chem.Soc.,2015,137,3747-3750.[33]WengX.,BaoZ.,XingH.,ZhangZ.,YangQ.W.,etal.Synthesisandcharacterizationofcellulose3,5-dimethylphenylcarbamatesilicahybridspheresforenantioseparationofchiralβ-blockers.J.Chromatogra.A.,2013,1321,38-47.[34]ZhouJ.,LiuY.,ZhangZ.,etal.Cyclodextrin-clickedsilica/CdTefluorescentnanoparticlesforenantioselectiverecognitionofaminoacids.Nanoscale.,2016,8,5621-5626.[35]ZhangL.,JinQ.,LvK.,etal.Enantioselectiverecognitionofafluorescence-labeledphenylalaninebyself-assembledchiralnanostructures.Chem.Commun.,2015,51,4234-4236.[36]HuangH.,YangW.,DengJ.,Chiral,fluorescentmicroparticlesconstructedbyopticallyactivehelicalsubstitutedpolyacetylene:preparationandenantioselectiverecognitionability.RSCAdv.,2015,5,26236-26245.[37]KuangX.,YeS.,LiX.,etal.Anewtypeofsurface-enhancedRamanscatteringsensorfortheenantioselectiverecognitionofD/L-cysteineandD/L-asparaginebasedonahelicallyarrangedAgNPs@homochiralMOF.Chem.Commun.,2016,52,5432-5435.[38]F.Anson讲授，黄慰曾等编译.电化学和电分析化学.北京大学出版社，1983.93 西南大学博士学位论文[39]陈敏.手性氨基酸构建电流型生物传感器的研究：[硕士学位论文].西南大学，2010.[40]FuY.Z,,HanQ.,ChenQ.,WangY.H.,ZhangQ.,Anewstrategyforchiralrecognitionofaminoacids.Chem.Commun.,2012,48(17):2322-2324.[41]HuangY.,GuoD.,ZhangQ.,etal.Chiralsensingforelectrochemicalimpedancespectroscopyrecognitionoflysineenantiomersbasedonananostructuredcomposite.RSCAdv.,2014,4,33457-33461.[42]PandeyI.,KantR.,Electrochemicalimpedancebasedchiralanalysisofanti-ascorbuticdrug:l-ascorbicacidandd-ascorbicacidusingC-dotsdecoratedconductivepolymernano-compositeelectrode.Biosens.Bioelectron.,2016,77:715-724.[43]GuX.,TaoY.,PanY.,etal.DNA-inspiredelectrochemicalrecognitionoftryptophanisomersbyelectrodepositedchitosanandsulfonatedchitosan.Anal.Chem.,2015,87,9481-9486.[44]YuY.,TaoY.,YangB.,etal.SmartChiralSensingPlatformwithAlterableEnantioselectivity.Anal.Chem.,2017,89,12930-12937.[45]DongL.,ZhangY.,DuanX.,etal.ChiralPEDOT-BasedEnantioselectiveElectrodeModificationMaterialforChiralElectrochemicalSensing:MechanismandModelofChiralRecognition.Anal.Chem.,2017,89,9695-9702.[46]GuoL.,ZhangQ.,HuangY.,etal.Theapplicationofthionine–graphenenanocompositeinchiralsensingfortryptophanenantiomers.Bioelectrochemistry.,2013,94,87-93.[47]ZhangQ.,GuoL.,HuangY.,etal.Anelectrochemicalchiralsensingplatformforpropranololenantiomersbasedonsize-controlledgoldnanocomposite.Sensor.Actuat.B.Chem.,2014,199,239-246.[48]李云辉，王春艳等.电化学发光.北京：化学工业出版社，2007，11.[49]AllenJ.,Bard.,ElectrogengratedChemiluminescence.MarchelDekker,Inc.NewYork,USA.2004,3.[50]LiuZ,QiW,XuG.,Recentadvancesinelectrochemiluminescence.Chem.Soc.Rev.,2015,44(10),3117-3142.[51]MiaoW.,Electrogeneratedchemiluminescenceanditsbiorelatedapplications.Chem.Rev.,2008,108,2506-2553.94 参考文献[52]RichterM.M.,Electrochemiluminescence(ECL).Chem.Rev.,2004,104,3003-3036.[53]ZhaoC.,XuS.,SuY.,etal.Chiraldiscriminationforenantiomersofaminoacidsusinganelectrochemiluminescencemethod.Analyst.,2002,127,889-891.[54]徐松云.氨基酸对映异构体的电化学发光识别.辽宁省大连市：大连理工大学，2002.[55]YuanX.,TanY.,WeiX.,etal.Chiraldeterminationofcinchonineusinganelectrochemiluminescentsensorwithmolecularlyimprintedmembraneonthesurfacesofmagneticparticles.Luminescence.,2017,32,1116-1122.[56]WuL.,ZhaoC.Q.,RenJ.S.,QuX.G.,Label-freeElectrochemiluminescentEnantioselectiveSensorforDistinguishingbetweenChiralMetallosupramolecularComplexes.Chem.Eur.J.,2014,20,11675-11679.[57]WangQ.,LinX.,GuoD.,etal.Anovelchiralelectrochemiluminescencesensorthatcandiscriminateprolineenantiomers.RSCAdv.,2015,5,94338-94343.[58]WangQ.,LinX.,XuJ.,etal.Highly-sensitiveandselectiveelectrochemiluminescencebiosensorforthespecificdetectionofD-alanine.J.Electrochem.Soc.,2016,163,B373-B378.[59]LinX.,ZhuS.,WangQ.,etal.Chiralrecognitionofpenicillamineenantiomersusinghemoglobinandgoldnanoparticlesfunctionalizedgraphite-likecarbonnitridenanosheetsviaelectrochemiluminescence.Colloid.Surface.B.,2016,148,371-376.[60]DuffordR.T.,NightingaleD.,GaddumL.W.,Luminescenceofgrignardcompoundsinelectricandmagneticfields,andrelatedelectricalphenomena.J.Am.Chem.Soc.,1927,49,1858-1864.[61]HarveyN.,Luminescenceduringelectrolysis.J.Phys.Chem.,1929,33,1456-1459.[62]HerculesD.M.,Chemiluminescenceresultingfromelectrochemicallygeneratedspecies.Science.,1964,145,808-809.[63]ViscoR.E.,ChandrossE.A.,Electroluminescenceinsolutionsofaromatichydrocarbons.J.Am.Chem.Soc.,1964,86,5350-5351.[64]SanthanamK.S.V.,BardA.J.,Chemiluminescenceofelectrogenerated9,10-Diphenylanthraceneanionradical1.J.Am.Chem.Soc.,1965,87,139-140.[65]MarcusR.A.,Onthetheoryofchemiluminescentelectron‐transferreactions.J.Chem.Phys.,1965,43,2654-2657.95 西南大学博士学位论文[66]BaderJ.M.,KuwanaT.,Electroluminescenceinnon-aqueoussolutions.J.Electroanal.Chem.,1965,10,104-109.[67]MaricleD.L.,MaurerA.,Pre-annihilationelectrochemiluminescenceofrubrene.J.Am.Chem.Soc.,1967,89,188-189.[68]HerculesD.M.,Chemiluminescenceresultingfromelectrochemicallygeneratedspecies.Science.,1964,145,808-809.[69]KazzkovV.P.,BulgakovR.G.,Alternating-currentelectrochemiluminescence(ECL)ofsolutionsofTb3+andDy3+insulfuricacid.AnodicECLathightemperatures.Ehlektrokhimiya.,1978,14,246-250.[70]KazzkovV.P.,BulgakovR.G.,QuenchingoftheelectrochemiluminescenceemittersinTb3+andDy3+solutionsbyelectrolysisproductsofsulfuricacid(O2-3,SO5,SO2).OpticsandSpectroscopy.,1977,43,639-642.[71]RubinsteinI.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescence.37.Aqueouseclsystemsbasedontris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+)andoxalateororganicacids.J.Am.Chem.Soc.,1981,103,512-516.[72]RichterM.M.,FanF.R.,KlavetterF.,HeegerA.J.,BardA.J.,Electrochemistryandelectrogeneratedchemiluminescenceoffilmsoftheconjugatedpolymer4-methoxy-(2-ethylhexoxyl)-2,5-polyphenylenevinylene.Chem.Phys.Lett.,1994,226,115-120.[73]AbrunaH.D.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescence.40.Achemiluminescentpolymerbasedonthetris(4-vinyl-4'-methyl-2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)system.J.Am.Chem.Soc.,1982,104.2641-2642.[74]WhiteH.S.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescence.41.ElectrogeneratedchemiluminescenceandchemiluminescenceoftheRu(2,2'-bpy)2+2-3-S2O8systeminacetonitrile-watersolutions.J.Am.Chem.Soc.,1982,104,6891-6895.[75]EgeD.,BeckerW.G.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescentdeterminationoftris(2,2'-bipyridine)rutheniumion(Ru(bpy)2+3)atlowlevels.Anal.Chem.,1984,56,2413-2417.[76]NoffsingerJ.B.,DanielsonN.D.,Generationofchemiluminescenceuponreactionofaliphaticamineswithtris(2,2'-bipyridine)ruthenium(III).Anal.Chem.,1987,59,865-868.[77]BlackburnG.F.,ShahH.P.,KentenJ.H.,LelandJ.,KaminR.A.,LinkJ.,Peterman96 参考文献J.,PowellM.J.,ShahA.,TalleyD.B.,ElectrochemiluminescencedetectionfordevelopmentofimmunoassaysandDNAprobeassaysforclinicaldiagnostics.Clin.Chem.,1991,37,1534-1539.[78]BardA.J.,WhitesidesG.M.,Luminescentmetalchelatelabelsandmeansfordetection.U.S.Patent5,221,605,1993.6-22.[79]CollinsonM.M.,WightmanR.M.,High-frequencygenerationofelectrochemiluminescenceatmicroelectrodes.Anal.Chem.,1993,65,2576-2582.[80]HoriuchiT.,NiwaO.,HatakenakaN.,Evidenceforlaseractiondrivenbyelectrochemiluminescence.Nature.,1998,394,659-661.[81]MiaoW.J.,Electrogeneratedchemiluminescenceanditsbiorelatedapplications.Chem.Rev.,2008,108,2506-2553.[82]PeriasamyN.,ShahS.J.,SanthanamK.S.V.,Magneticfieldenhancementofelectrochemiluminescenceintensity:Effectinanenergysufficientsystem.J.Chem.Phys.,1973,58,821-823.[83]TachikawaH.,BardA.J.,Electrogeneratedchemluminescence.EffectofsolventandmagneticfieldonECLofrubrenesystems.Chem.Phys.Lett.,1974,26,246-251.[84]PeriasamyN.,SanthanamK.S.V.,EmissionfromanexcitedtripletstateduringECL.Chem.Phys.Lett.,1976,39,265-268.[85]LuttmerJ.D,BardA.J.,OnthereportedemissionfromtheT2stateduringECLof9,10-diphenylanthracene.Chem.Phys.Lett.,1978,55,493-497.[86]SanthanamK.S.V.,BardA.J.,Chemiluminescenceofelectrogenerated9,10-diphenylanthraceneanionradical.J.Am.Chem.Soc.,1965,87,139-140.[87]OmerK.M.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescenceofaromatichydrocarbonnanoparticlesinanaqueoussolution.J.Phys.Chem.C.,2009,113,11575-11578.[88]LiuJL.,TangZL.,ZhuoY.,etal.TernaryElectrochemiluminescenceSystemBasedonRubreneMicrorodsasLuminophoreandPtNanomaterialsasCoreactionAcceleratorforUltrasensitiveDetectionofMicroRNAfromCancerCells.Anal.Chem.,2017,89,9108-9115.[89]GleuK.,PetschW.,DieChemiluminescenzderDimethyl-diacridyliumsalze,Angew.Chem.Int.Ed.,1935,48,57-59.[90]Legg'K.D.,HerculesD.M.,Electrochemicallygeneratedchemiluminescenceof97 西南大学博士学位论文lucigenin.J.Am.Chem.Soc.,1969,91,1902-1907.[91]GaoW.,HuiP.,QiL.,etal.Determinationofcopper(II)basedonitsinhibitoryeffectonthecathodicelectrochemiluminescenceoflucigenin.Microchim.Acta.,2017,184,693-697.[92]GaoW.,LiuZ.,QiL.,etal.UltrasensitiveglutathionedetectionbasedonlucigenincathodicelectrochemiluminescenceinthepresenceofMnO2nanosheets.Anal.Chem.,2016,88,7654-7659.[93]CuiH.,XuY.,ZhangZ.F.,Multichannelelectrochemiluminescenceofluminolinneutralandalkalineaqueoussolutionsonagoldnanoparticleself-assembledelectrode.Anal.Chem.,2004,76,4002-4010.[94]LiuJ.L.,ZhaoM.,ZhuoY.,ChaiY.Q.,YuanR.,HighlyefficientintramolecularelectrochemiluminescenceenergytransferforultrasensitivebioanalysisofaflatoxinM1.Chem.Eur.J.,2017,23,1853-1859.[95]陈曦，安镜如.某些酰肼类化合物电致化学发光的比较，福州大学学报(自然科学版).1991，19，44-48.[96]傅志东，林仲华，黄少华.鲁米诺电致化学发光机理的研究.物理化学学报.1994，10(4):371-375.[97]蒋欣亚.碳纳米材料及金属纳米材料的制备及其在鲁米诺电致化学发光免疫传感器构建中的应用研究：[硕士学位论文].西南大学，2015.[98]MayerM.,TakegamiS.,NeumeierM.,etal.ElectrochemiluminescenceBioassayswithaWater‐SolubleLuminolDerivativeCanOutperformFluorescenceAssays.Angew.Chem.Int.Ed.,2018,57,408-411.[99]LiuG.P.,YuanY.L.,WangJ.L.,Hemin/G-quadruplexDNAzymenanowiresamplifiedluminolelectrochemiluminescencesystemanditsapplicationinsensingsilverions.RSCAdv.,2016,6,37221-37225.[100]WangC.H.,ChenS.M.,WangC.M.,Co-immobilizationofpolymericluminol,iron(II)tris(5-aminophenanthroline)andglucoseoxidaseatanelectrodesurface,anditsapplicationasaglucoseoptrode.Analyst.,2002,127,1507-1511.[101]WangJ.X.,ZhuoY.,ZhouY.,WangH.J.,YuanR.,ChaiY.Q.,Ceriadopedzincoxidenanoflowersenhancedluminol-basedelectrochemiluminescenceimmunosensorforamyloid-βdetection.ACSAppl.Mater.Interfaces.,2016,8,12968-12975.98 参考文献[102]石明娟.水相中荧光素和有机相中鲁米诺、光泽精的电位分辨电致化学发光及鲁米诺化学发光的增强和抑制作用研究：[博士学位论文].中国科学技术大学，2006.[103]YangH.Y.,WangH.J.,XiongC.Y.,LiuY.T.,YuanR.,ChaiY.Q.,AnelectrochemiluminescenceimmunosensorbasedonABEIandFCAfunctionalizedplatinum@copperhierarchicaltrigonalbipyramidnanoframes.Electrochim.Acta.,2016,213,512-519.[104]LiuY.T.,WangH.J.,XiongC.Y.,YuanY.L.,ChaiY.Q.,YuanR.,AsensitiveelectrochemiluminescenceimmunosensorbasedonluminophorecappedPd@Aucore-shellnanoparticlesassignaltracersandferrocenylcompoundsassignalenhancers.Biosens.Bioelectron.,2016,81,334-340.[105]XieS.B.,DongY.W.,YuanY.L.,ChaiY.Q.,YuanR.,UltrasensitivelipopolysaccharidesdetectionbasedondoxorubicinconjugatedN-(Aminobutyl)-N-(ethylisoluminol)asElectrochemiluminescenceIndicatorandSelf-AssembledtetrahedronDNAdendrimersasnanocarriers.Anal.Chem.,2016,88,5218-5224.[106]JiangX.,WangH.,WangH.,etal.Self-enhancedN-(aminobutyl)-N-(ethylisoluminol)derivative-basedelectrochemiluminescenceimmunosensorforsensitivelaminindetectionusingPdIrcubesasamimicperoxidase.Nanoscale.,2016,8,8017-8023.[107]BistI.,SongB.,MosaI.M.,KeyesT.E.,MartinA.,ForsterR.J.,RuslingJ.F.,Electrochemiluminescentarraytodetectoxidativedamageinds-DNAusing[Os(bpy)2+2(phen-benz-COOH)]/Nafion/Graphenefilms.ACSSens.,2016,1,272-278.[108]SunS.G.,SunW.,MuD.Z.,JiangN.,PengX.J.,RatiometricECLofheterodinuclearOs–Rudual-emissionlabels.Chem.Commun.,2015,51,2529-2531.[109]XuG.B.,DongS.J.,ElectrochemiluminescentdeterminationofperoxydisulfatewithCr(bpy)3+3inpurelyaqueoussolution.Anal.Chim.Acta.,2000,412,235-240.[110]A.J.巴德，谷林英.电化学方法原理及应用.化学工业出版社，1986.[111]MaC.H.,ShiY.M.,ChenL.B.,WuY.F.,ChenX.,Electrochemiluminescencesensorusinggold-nanoparticlemodificationcombiningmercaptoaceticacid-assembly.Anal.Methods.,2012,4,4096-4100.[112]EgeD.,BeckerW.G.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescent99 西南大学博士学位论文determinationoftris(2,2'-bipyridine)rutheniumionRu(bpy)2+3atlowlevels.Anal.Chem.,1984,56,2413-2417.[113]LiH.,ChenJ.,HanS.,etal.Electrochemiluminescencefromtris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)–graphene–Nafionmodifiedelectrode.Talanta,2009,79,165-170.[114]BruneS.N.,BobbittD.R.,RoleofElectron-DonatingIWithdrawingCharacter,pH,andStoichiometryontheChemiluminescentReactionofTris(2,2’-bipyridyl)ruthenium(III)withAminoAcids.Anal.Chem.,1992,64,166-170.[115]JacksonW.A.,RobbittD.R.,ChemiluminescentdetectionofaminoacidsusinginsitugeneratedRu(bpy)3+3.Ana.lChim.Acta.,1994,285,309-320.[116]LeeD.N.,ParkH.J.,KimD.H.,LeeS.W.,ParkS.J.,KimB.H.,LeeW.Y.,Synthesisofnovelruthenium(II)complexescontaining2,2'-bipyridyland2-(2-pyridyl)benzimidazoleligandsandtheirelectrochemiluminescentcharacteristics.Bull.KoreanChem.Soc.,2002,23,13-14.[117]CarraraS.,ArcudiF.,PratoM.,etal.Amine‐RichNitrogen‐DopedCarbonNanodotsasaPlatformforSelf‐EnhancingElectrochemiluminescence.Angew.Chem.Int.Ed.,2017,56,4757-4761.[118]HuL.,BianZ.,LiH.,HanS.,YuanY.,GaoL.,XuG.,[Ru(bpy)2+2dppz]electrochemiluminescenceswitchanditsapplicationsforDNAinteractionstudyandlabel-freeATPaptasensor.Anal.Chem.,2009,81,9807-9811.[119]LaiR.Y.,ChibaM.,KitamuraN.,BardA.J.,Electrogeneratedchemiluminescence.68.detectionofsodiumionwitharuthenium(II)complexwithcrownethermoietyatthe3,3'-positionsonthe2,2'-bipyridineligand.Anal.Chem.,2002,74,551-553.[120]LiM.,LiuJ.,ZhaoC.,SunL.,Aryl-diamidebridgedbinuclearruthenium(II)tris(bipyridine)complexes:Synthesis,photophysical,electrochemicalandelectrochemiluminescenceproperties.J.Organomet.Chem.,2006,691,4189-4195.[121]ZhouM.,RooversJ.,DendriticsupramolecularassemblywithmultipleRu(II)tris(bipyridine)unitsattheperiphery:synthesis,spectroscopic,andelectrochemicalstudy.Macromolecules.,2001,34,244-252.[122]RheeH.,KimT.,HongJ.I.,Ir(iii)complex-basedphosphorescenceandelectrochemiluminescencechemodosimetricprobesforHg(ii)ionswithhighselectivityandsensitivity.Dalton.Trans.,2018.[123]汪广杰，王东，张涛.基于HRP催化过硫酸盐阴极电致化学发光的非标记型免100 参考文献疫传感器.化学传感器.2014(3):62-66.[124]KangJ.,WeiH.,GuoW.,etal.ElectrochemiluminescenceintheS2-2O8system:Pt–Cdelectrodes.Electrochem.commun.,2007,9,465-468.[125]DingZ.F.,QuinnB.M.,HaramS.K.,PellL.E.,KorgelB.A.,BardA.J.,Electrochemistryandelectrogeneratedchemiluminescencefromsiliconnanocrystalquantumdots.Science.,2002,296,1293-1297.[126]RizwanM.,MohdnaimNF.,AhmedMU.,TrendsandAdvancesinElectrochemiluminescenceNanobiosensors.Sensors.,2018,18,1-28.[127]JiaoY.,PeiJ.,ChenD.,etal.Mixed-metallicMOFbasedelectrodematerialsforhighperformancehybridsupercapacitors.J.MaterChem.A.,2017,5,1094-1102.[128]ChengC.,HuangY.,TianX.,etal.Electrogeneratedchemiluminescencebehaviorofgraphite-likecarbonnitrideanditsapplicationinselectivesensingCu2+.Anal.Chem.,2012,84,4754-4759.[129]ChengC.,HuangY.,WangJ.,etal.Anodicelectrogeneratedchemiluminescencebehaviorofgraphite-likecarbonnitrideanditssensingforrutin.Anal.Chem.,2013,85,2601-2605.[130]ChenL.,HuangD.,RenS.,etal.Preparationofgraphite-likecarbonnitridenanoflakefilmwithstrongfluorescentandelectrochemiluminescentactivity.Nanoscale.,2013,5,225-230.[131]DuX.,JiangD.,DaiL.,etal.OxygenVacancyEngineeringinEuropiaClusters/Graphite-LikeCarbonNitrideNanostructuresInducedSignalAmplificationforHighlyEfficientElectrochemiluminesceAptasensing.Anal.chem,2018.[132]穆亲.量子点荧光探针的设计及检测应用：[博士学位论文].华东理工大学，2014.[133]张正勇.基于金量子点、氧化锌量子点的纳米功能材料制备及其在细胞成像、药物控释方面的应用基础研究：[博士学位论文].复旦大学，2013.[134]CaoH.J.,MaJ.L.,HuangL.,QinH.Y.,MengR.Y.,LiY.,PengX.G.,Designandsynthesisofantiblinkingandantibleachingquantumdotsinmultiplecolorsviawavefunctionconfinement.J.Am.Chem.Soc.,2016,138,15727-15735.[135]MaL.,TuC.L.,LeP.,ChitoorS.,LimS.J.,ZahidM.U.,TengK.W.,GeP.H.,SelvinP.R.,SmithA.M.,Multidentatepolymercoatingsforcompactand101 西南大学博士学位论文homogeneousquantumdotswithefficientbioconjugation.J.Am.Chem.Soc.,2016,138,3382-3394.[136]LemonC.M.,KarnasE.,HanX.X.,BrunsO.T.,KempaT.J.,FukumuraD.,BawendiM.G.,JainR.K.,DudaD.G.,NoceraD.G.,Micelle-encapsulatedquantumdot-porphyrinassembliesasinvivotwo-photonoxygensensors.J.Am.Chem.Soc.,2015,137,9832-9842.[137]ZhengL.Y.,ChiY.W.,DongY.Q.,LinJ.P.,WangB.B.,Electrochemiluminescenceofwater-solublecarbonnanocrystalsreleasedelectrochemicallyfromgraphite.J.Am.Chem.Soc.,2009,131,4564-4565.[138]EfrosA.L.,RosenM.,KunoM.,NirmalM.,NorrisD.J.,BawendiM.,Band-edgeexcitoninquantumdotsofsemiconductorswithadegeneratevalenceband:darkandbrightexcitonstates.Phys.Rev.B.,1996,54,4843-4856.[139]PuC.D.,MaJ.L.,QinH.Y.,YanM.,FuT.,NiuY.,YangX.L.,HuangY.F.,ZhaoF.,PengX.G.,Dopedsemiconductor-nanocrystalemitterswithoptimalphotoluminescencedecaydynamicsinmicrosecondtomillisecondrange:synthesisandapplications.ACSCent.Sci.,2016,2,32-39.[140]邓盛元.量子点电致化学发光新体系及其生物分析应用研究：[博士学位论文].南京大学，2012.[141]FainblatR.,BarrowsC.J.,HopmannE.,SiebeneicherS.,VlaskinV.A.,GamelinD.R.,GiantG.B.,ExcitonicexchangesplittingsatzerofieldinsinglecolloidalCdSequantumdotsdopedwithindividualMn2+impurities.NanoLett.,2016,16,6371-6377.[142]LiuS.L.,ZhangQ.H.,ZhangL.,GuL.,ZouG.Z.,BaoJ.C.,DaiZ.H.,Electrochemiluminescencetunedbyelectron-holerecombinationfromsymmetry-breakinginwurtziteZnSe.J.Am.Chem.Soc.,2016,138,1154-1157.[143]LiuQ.,MaC.,LiuXP.,etal.AnovelelectrochemiluminescencebiosensorforthedetectionofmicroRNAsbasedonaDNAfunctionalizednitrogendopedcarbonquantumdotsassignalenhancers.Biosens.Bioelectron.,2017,92,273-279.[144]DiezI.,PusaM.,KulmalaS.,JiangH.,WaltherA.,GoldmannA.S.,MullerA.H.E.,IkkalaO.,RasR.H.A.,Colortunabilityandelectrochemiluminescenceofsilvernanoclusters.Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,2122-2125.[145]HesariM.,WorkentinM.S.,Ding,Z.F.,NIRelectrochemiluminescencefromAu25102 参考文献−nanoclustersfacilitatedbyhighlyoxidizingandreducingco-reactantradicals.Chem.Sci.,2014,5,3814-3822.[146]HesariM.,WorkentinM.S.,DingZ.F.,ThermodynamicandkineticoriginsofAu250nanoclusterelectrochemiluminescence.Chem.Eur.J.,2014,20,15116-15121.[147]ZhaoM.,ChenAY.,HuangD.,etal.Cunanoclusters:novelElectrochemiluminescenceemittersforbioanalysis.Anal.Chem.,2016,88,11527-11532.[148]王海军，袁若.基于多种信号放大策略的电致化学发光生物传感器的研究进展.化学传感器.2016，36(3):1-8.[149]ChenY.,XuJ.,SuJ.,XiangY.,YuanR.,ChaiY.Q.,InsituhybridizationchainreactionamplificationforuniversalandhighlysensitiveelectrochemiluminescentdetectionofDNA.Anal.Chem.,2012,84,7750-7755.[150]ZhangH.,ZhuoZ.,ChenL.,etal.EnhancedperformanceofahyperbranchedrollingcircleamplificationbasedelectrochemiluminescenceaptasensorforochratoxinAusinganelectricallyheatedindiumtinoxideelectrode.Electrochem.Commun.,2018,88,75-78.[151]FengQM.,GuoY.H.,XuJ.J.,etal.Asurface-confinedDNAassemblyamplificationstrategyonDNAnanostructuralscaffoldforelectrochemiluminescencebiosensing.Biosens.Bioelectron.,2018,100,571-576.[152]WangH.,YuanY.,ZhuoY.,etal.SensitiveElectrochemiluminescenceImmunosensorforDetectionofN-Acetyl-β-d-glucosaminidaseBasedona“Light-Switch”MoleculeCombinedwithDNADendrimer.Anal.Chem.,2016,88,5797-5803.[153]ChenA.,ZhaoM.,ZhuoY.,etal.HollowPorousPolymericNanospheresofaSelf-EnhancedRutheniumComplexwithImprovedElectrochemiluminescentEfficiencyforUltrasensitiveAptasensorConstruction.Anal.Chem.,2017,89,9232-9238.[154]ZhouY.,ChenM.,ZhuoY.,etal.InSituElectrodepositedSynthesisofElectrochemiluminescentAgNanoclustersasSignalProbeforUltrasensitiveDetectionofCyclin-D1fromCancerCells.Anal.Chem.,2017,89,6787-6793.[155]KhoshfetratS.M.,BagheriH.,MehrgardiM.A.,VisualelectrochemiluminescencebiosensingofaflatoxinM1basedonluminol-functionalized,silvernanoparticle-103 西南大学博士学位论文decoratedgrapheneoxide.Biosens.Bioelectron.,2018,100,382-388.[156]YangL,LiY,ZhangY,etal.3DNanostructuredPalladium-FunctionalizedGraphene-Aerogel-SupportedFe2+3O4forEnhancedRu(bpy)3-BasedElectrochemiluminescentImmunosensingofProstateSpecificAntigen.ACSAppl.Mater.Interfaces.,2017,9,35260-35267.[157]WangY.,ShanD.,WuG.,etal.Anovel“dual-potential”ratiometricelectrochemiluminescenceDNAsensorbasedonenhancingandquenchingeffectbyG-quadruplex/heminandAu-Luminolbifunctionalnanoparticles.Biosens.Bioelectron.,2018,106,64-70.[158]KuboY.,MaedaS.,TokitaS.,etal.Colorimetricchiralrecognitionbyamolecularsensor.Nature.,1996,382,522.[159]WataraiH.,KurahashiY.,ChiralRecognitionof2-AlkylalcoholswithMagneticCircularDichroismMeasurementofPorphyrinJ-AggregateonSilicaGelPlate.AnalChem.,2016,88,4619-4623.[160]GuX.,TaoY.,PanY.,etal.DNA-inspiredelectrochemicalrecognitionoftryptophanisomersbyelectrodepositedchitosanandsulfonatedchitosan.AnalChem.,2015,87,9481-9486.[161]Gutiérrez-ClimenteR.,Gómez-CaballeroA.,UncetaN.,etal.Anewpotentiometricsensorbasedonchiralimprintednanoparticlesforthediscriminationoftheenantiomersoftheantidepressantcitalopram.ElectrochimicaActa.,2016,196,496-504.[162]TaoY.,DaiJ.,KongY.,etal.Temperature-sensitiveelectrochemicalrecognitionoftryptophanenantiomersbasedonβ-cyclodextrinself-assembledonpoly(L-glutamicacid).AnalChem.,2014,86,2633-2639.[163]XuJ.,WangQ.,XuanC.,etal.ChiralRecognitionofTryptophanEnantiomersBasedonβ‐Cyclodextrin‐platinumNanoparticles/GrapheneNanohybridsModifiedElectrode.Electroanalysis.,2016,28,868-873.[164]ChenX.,RaoJ.,WangJ.,etal.Afacileenantioseparationforaminoacidsenantiomersusingβ-cyclodextrinsfunctionalizedFe3O4nanospheres.ChemCommun.,2011,47,10317-10319.[165]TaoY.,GuX.,DengL.,etal.Chiralrecognitionofd-tryptophanbyconfininghigh-energywatermoleculesinsidethecavityofcopper-modifiedβ-cyclodextrin.J.Phy.104 参考文献Chem.C.,2015,119,8183-8190.[166]LiN.,ZhaoP.,AstrucD.,Anisotropicgoldnanoparticles:synthesis,properties,applications,andtoxicity.Angew.Chem.Int.Edit.,2014,53,1756-1789.[167]ZhangL.,WangE.,Metalnanoclusters:newfluorescentprobesforsensorsandbioimaging.NanoToday,2014,9,132-157.[168]ZhuG.,YiY.,SunH.,etal.Cyclodextrin-functionalizedhollowcarbonnanospheresbyintroducingnanogoldforenhancedelectrochemicalsensingofo-dihydroxybenzeneandp-dihydroxybenzene.J.Mater.Chem.B,2015,3,45-52.[169]SunL.,CrooksRM.,ChechikV.,Preparationofpolycyclodextrinhollowspheresbytemplatinggoldnanoparticles.ChemCommun.,2001,359-360.[170]ZhouYT.,HeW.,WamerWG.,etal.Enzyme-mimeticeffectsofgold@platinumnanorodsontheantioxidantactivityofascorbicacid.Nanoscale.,2013,5,1583-1591.[171]KannoujiaDK.,KumarS.,NaharP.,CovalentimmobilizationofascorbateoxidaseontopolycarbonatestripforL-ascorbicaciddetection[J].J.Biosci.Bioeng.,2012,114,402-404.[172]ChauhanN.,NarangJ.,PundirCS.,Fabricationofmultiwalledcarbonnanotubes/polyanilinemodifiedAuelectrodeforascorbicaciddetermination.Analyst.,2011,136,1938-1945.[173]GoldmanHM.,GouldBS.,MunroHN.,TheantiscorbuticactionofL-ascorbicacidandD-isoascorbicacid(erythorbicacid)intheguineapig.J.Clin.Nutr,,1981,34,24-33.[174]KallMA.,AndersenC.,Improvedmethodforsimultaneousdeterminationofascorbicacidanddehydroascorbicacid,isoascorbicacidanddehydroisoascorbicacidinfoodandbiologicalsamples.J.Chromatogr.B.,1999,730,101-111.[175]FontannazP.,KilinçT.,HeudiO.,HPLC-UVdeterminationoftotalvitaminCinawiderangeoffortifiedfoodproducts[J].Foodchemistry.,2006,94,626-631.[176]RoyAK.,DhandC.,MalhotraBD.,Molecularlyimprintedpolyanilinefilmforascorbicaciddetection.J.Mol.Recognit.,2011,24,700-706.[177]PandeyI.,JhaSS.,Molecularlyimprintedpolyaniline-ferrocene-sulfonicacid-CarbondotsmodifiedpencilgraphiteelectrodesforchiralselectivesensingofD-AscorbicacidandL-Ascorbicacid:Aclinicalbiomarkerforpreeclampsia.105 西南大学博士学位论文ElectrochimicaActa.,2015,182,917-928.[178]KlimczakI.,Gliszczyńska-ŚwigłoA.,ComparisonofUPLCandHPLCmethodsfordeterminationofvitaminC.Foodchemistry.,2015,175,100-105.[179]XuJ.,YingQ.,XiaQ.,etal.EnantioselectiverecognitionofascorbicacidandisoascorbicacidonHS-β-cyclodextrin/goldnanoparticles/hollowcarbonmicrosphereshybridmodifiedelectrodes.NewJournalofChemistry.,2016,40,6955-6961.[180]GrabarKC.,AllisonKJ.,BakerBE.,etal.Two-dimensionalarraysofcolloidalgoldparticles:aflexibleapproachtomacroscopicmetalsurfaces.Langmuir.,1996,12,2353-2361.[181]GuoS.,DongS.,WangE.,Gold/platinumhybridnanoparticlessupportedonmultiwalledcarbonnanotube/silicacoaxialnanocables:preparationandapplicationaselectrocatalystsforoxygenreduction.J.Phys.Chem.C.,2008,112,2389-2393.[182]CorreaDuarteMA.,SobalN.,LizMarzánLM.,etal.LinearAssembliesofSilicaCoatedGoldNanoparticlesUsingCarbonNanotubesasTemplates.AdV.Mater.,2004,16,2179-2184.[183]GarneroC.,LonghiM.,Studyofascorbicacidinteractionwithhydroxypropyl-β-cyclodextrinandtriethanolamine,separatelyandincombination.Journalofpharmaceuticalandbiomedicalanalysis.,2007,45,536-545.[184]TerekhovaIV.,ObukhovaNA.,Calorimetricandspectrophotometricstudyontheinteractionofhydroxypropyl-β-cyclodextrinwithascorbicacid.MendeleevCommunications.,2005,1,38-40.[185]TakahashiF.,JinJ.,Rapiddeterminationofascorbicacid,dehydroascorbicacid,andtotalvitaminCbyelectrochemiluminescencewithathin-layerelectrochemicalcell.AnalBioanalChem.,2009,393,1669-1675.[186]LiaoY.,YuanR.,ChaiY.,etal.In-situproducedascorbicacidascoreactantforanultrasensitivesolid-statetris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)electrochemiluminescenceaptasensor.BiosensBioelectron.,2011,26,4815-4818.[187]CreutzC.,Complexitiesofascorbateasareducingagent.Inorg.Chem.,1981,20,4449-4452.[188]ConnorsKA.,Thestabilityofcyclodextrincomplexesinsolution.ChemRev.,1997,97,1325-1358.106 参考文献[189]ManzanaresMI.,SolisV.,deRossiRH.,Effectofcyclodextrinsontheelectrochemicalbehaviourofascorbicacidongoldelectrodes.J.Electroanal.Chem.,1996,407,141-147.[190]TakahashiF.,JinJ.,Self‐quenchingintheelectrochemiluminescenceofRu(bpy)2+3usingascorbicacidasco‐reactant.Luminescence.,2008,23,121-125.[191]ManzanaresMI.,SolisV.,deRossiRH.,Effectofcyclodextrinsontheelectrochemicalbehaviourofascorbicacidongoldelectrodes.J.Electroanal.Chem.,1996,407,141-147.[192]Xu.C.,HeH.,NanK.,SpectroscopicStudiesontheInteractionofCyclodextrinandItsDerivativeswithDruginLiquorMedia.ProgressinPharmaceuticalSciences.,2003,27,221-224.[193]ÖzcanL.,SahinM.,SahinY.,Electrochemicalpreparationofamolecularlyimprintedpolypyrrole-modifiedpencilgraphiteelectrodefordeterminationofascorbicacid.Sensors.,2008,8,5792-5805.[194]StavilaV.,TalinAA.,AllendorfMD.,MOF-basedelectronicandopto-electronicdevices.Chem.Soc.Rev.,2014,43,5994-6010.[195]LiuXW.,SunTJ.,HuJL.,etal.Compositesofmetal–organicframeworksandcarbon-basedmaterials:preparations,functionalitiesandapplications..J.Mater.Chem.A.,2016,4,3584-3616.[196]KarimiZ.,MorsaliA.,Modulatedformationofmetal-organicframeworksbyorientedgrowthovermesoporoussilica.J.Mater.Chem.A,2013,1,3047-3054.[197]LuanY.,QiY.,JinZ.,etal.Synthesisofaflower-likeZr-basedmetal–organicframeworkandstudyofitscatalyticperformanceintheMannichreaction.RSCAdv.,2015,5,19273-19278.[198]KentCA.,LiuD.,MeyerTJ.,etal.Amplifiedluminescencequenchingofphosphorescentmetal–organicframeworks.J.Am.Chem.Soc.,2012,134,3991-3994.[199]LanF.,SunG.,LiangL.,etal.Microfluidicpaper-basedanalyticaldeviceforphotoelectrochemicalimmunoassaywithmultiplexsignalamplificationusingmultibranchedhybridizationchainreactionandPdAuenzymemimetics.Biosen.Bioelectron.,2016,79,416-422.[200]TaokaenchanN.,TangkuaramT.,PookmaneeP.,etal.Enhancedelectrogenerated107 西南大学博士学位论文chemiluminescenceoftris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)systembyL-cysteine-cappedCdTequantumdotsanditsapplicationforthedeterminationofnitrofuranantibiotics.Biosen.Bioelectron.,2015,66,231-237.[201]ZhouH.,HanT.,WeiQ.,etal.Efficientenhancementofelectrochemiluminescencefromcadmiumsulfidequantumdotsbyglucoseoxidasemimickinggoldnanoparticlesforhighlysensitiveassayofmethyltransferaseactivity.Anal.Chem.,2016,88,2976-2983.[202]PilehvarS.,DeWaelK.,Recentadvancesinelectrochemicalbiosensorsbasedonfullerene-C60nano-structuredplatforms.Biosensors.,2015,5,712-735.[203]CaoQ.,ZhaoH.,YangY.,etal.Electrochemicalimmunosensorforcaseinbasedongoldnanoparticlesandpoly(l-Arginine)/multi-walledcarbonnanotubescompositefilmfunctionalizedinterface.Biosen.Bioelectron.,2011,26,3469-3474.[204]Delgado‐PérezT.,BouchetLM.,delaGuardiaM.,etal.SensingchiraldrugsbyusingCdSe/ZnSnanoparticlescappedwithN‐acetyl‐L‐cysteinemethylester.Chemistry-AEuropeanJournal.,2013,19,11068-11076.[205]GoyanesS.,RubioloGR.,SalazarA.,etal.Carboxylationtreatmentofmultiwalledcarbonnanotubesmonitoredbyinfraredandultravioletspectroscopiesandscanningprobemicroscopy.Diamondandrelatedmaterials.,2007,16,412-417.[206]NgPC.,HenikoffS.,SIFT:Predictingaminoacidchangesthataffectproteinfunction.Nucleicacidsresearch,2003,31,3812-3814.[207]ZhangS.,LiL.,ZhaoS.,etal.Hierarchicalmetal–organicframeworknanoflowersforeffectiveCO2transformationdrivenbyvisiblelight.J.Mater.Chem.A.,2015,3,15764-15768.[208]WeiP.,ZhangL.,LuY.,etal.C60(Nd)nanoparticlesenhancechemotherapeuticsusceptibilityofcancercellsbymodulationofautophagy.Nanotechnology.,2010,21,495101.[209]ZhangS.,LiL.,ZhaoS.,etal.Constructionofinterpenetratedrutheniummetal–organicframeworksasstablephotocatalystsforCO2reduction.Inorg.Chem.,2015,54,8375-8379.[210]ZhangYY.,ZhouH.,WuP.,etal.InsituactivationofCdSelectrochemiluminescencefilmanditsapplicationinH2Sdetection.Anal.Chem.,2014,86,8657-8664.108 参考文献[211]ZhaoY.,ZhangJ.,SongJ.,etal.Runanoparticlesimmobilizedonmetal–organicframeworknanorodsbysupercriticalCO2-methanolsolution:highlyefficientcatalyst.GreenChem.,2011,13,2078-2082.[212]LiuK.,YouH.,JiaG.,etal.Coordination-inducedformationofone-dimensionalnanostructuresofeuropiumbenzene-1,3,5-tricarboxylateanditssolid-statethermaltransformation.Cryst.GrowthDes.,2009,9,3519-3524.[213]XiongCY.,WangHJ.,LiangWB.,etal.Luminescence‐FunctionalizedMetal–OrganicFrameworksBasedonaRuthenium(II)Complex:ASignalAmplificationStrategyforElectrogeneratedChemiluminescenceImmunosensors.Chem.Eur.J.,2015,21,9825-9832.[214]XuY.,YinXB.,HeXW.,etal.Electrochemistryandelectrochemiluminescencefromaredox-activemetal-organicframework.Biosen.Bioelectron.,2015,68,197-203.[215]Dong,Y.P.,Gao,T.T.,Zhou,Y.,Jiang,L.P.,Zhu,J.J.,AnodicElectrogeneratedChemiluminescenceofRu(bpy)2+3withCdSeQuantumDotsasCoreactantandItsApplicationinQuantitativeDetectionofDNA.Sci.Rep.,2015,5,15392-15400.[216]FanY.,LiuJH.,LuHT.,etal.ElectrochemistryandvoltammetricdeterminationofL-tryptophanandL-tyrosineusingaglassycarbonelectrodemodifiedwithaNafion/TiO2-graphenecompositefilm.MicrochimActa.,2011,173,241-247.[217]HuangKJ.,XuCX.,XieWZ.,etal.Electrochemicalbehaviorandvoltammetricdeterminationoftryptophanbasedon4-aminobenzoicacidpolymerfilmmodifiedglassycarbonelectrode.ColloidsSurf.B.,2009,74,167-171.[218]LiuH.,ChenY.,LiuY.,etal.Asensitivesensorfordeterminationofl-tryptophanbasedongoldnanoparticles/poly(alizarinredS)-modifiedglassycarbonelectrode.J.SolidStateElectrochem.,2013,17,2623-2631.[219]ZhouJ.,ChenS.,SunF.,etal.Indirectchiralseparationoftryptophanenantiomersbyhighperformanceliquidchromatographywithindirectchemiluminiscencedetection.J.Chromatogr.B.,2015,1006,65-70.[220]ZhangL.,WangE.,Metalnanoclusters:newfluorescentprobesforsensorsandbioimaging.NanoToday.,2014,9,132-157.[221]WangH.,BaiL.,ChaiY.,etal.SynthesisofMulti‐FullerenesEncapsulatedPalladiumNanocage,andItsApplicationinElectrochemiluminescence109 西南大学博士学位论文ImmunosensorsfortheDetectionofStreptococcussuisSerotype2.Small.,2014,10,1857-1865.[222]ZhangHR.,XuJJ.,ChenHY.,Electrochemiluminescenceratiometry:anewapproachtoDNAbiosensing.AnalChem.,2013,85,5321-5325.[223]RamadanS.,LinA.,StanwellP.,Glutamateandglutamine:areviewofinvivoMRSinthehumanbrain.NMRBiomed.,2013,26,1630-1646.[224]WeatherlyCA.,DuS.,ParpiaC.,etal.D-Aminoacidlevelsinperfusedmousebraintissueandblood:acomparativestudy.ACSChemNeurosci.,2017,8,1251-1261.[225]AmmamM.,FransaerJ.,Highlysensitiveandselectiveglutamatemicrobiosensorbasedoncastpolyurethane/AC-electrophoresisdepositedmultiwalledcarbonnanotubesandthenglutamateoxidase/electrosynthesizedpolypyrrole/Ptelectrode.BiosensBioelectron.,2010,25,1597-1602.[226]OhSY.,RichterSG.,MissiakasDM,etal.GlutamateracemasemutantsofBacillusanthracis.JBacteriol.,2015,197,1854-1861.[227]DurazzoTC.,MeyerhoffDJ.,MonA.,etal.Chroniccigarettesmokinginhealthymiddle-agedindividualsisassociatedwithdecreasedregionalbrainN-acetylaspartateandglutamatelevels.BiolPsychiatry.,2016,79,481-488.[228]ZhuM.,FangJ.,ZhangJ.,etal.Biomolecularinteractionassaysidentifieddualinhibitorsofglutaminaseandglutamatedehydrogenasethatdisruptmitochondrialfunctionandpreventgrowthofcancercells.AnalChem.,2017,89,1689-1696.[229]JamalM.,XuJ.,RazeebKM.,DisposablebiosensorbasedonimmobilisationofglutamateoxidaseonPtnanoparticlesmodifiedAunanowirearrayelectrode.BiosensBioelectron.,2010,26,1420-1424.[230]KaivosojaE.,TujunenN.,JokinenV.,etal.Glutamatedetectionbyaminofunctionalizedtetrahedralamorphouscarbonsurfaces.Talanta.,2015,141,175-181.[231]CaoJ.T.,YangJ.J.,ZhaoL.Z.,etal.Grapheneoxide@goldnanorods-basedmultiple-assistedelectrochemiluminescencesignalamplificationstrategyforsensitivedetectionofprostatespecificantigen.Biosens.Bioelectron.,2018,99:92-98.[232]KatzE.,MinkoS.,Enzyme-basedlogicsystemsinterfacedwithsignal-responsivematerialsandelectrodes.ChemCommun.,2015,51,3493-3500.110 参考文献[233]GuJ.,WuJ.,GaoY.,etal.Electrogeneratedchemiluminescencelogicgateoperationsbasedonmolecule-responsiveorganicmicrowires.Nanoscale.,2017,9,10397-10403.[234]WangQ.,ZhengH.,LongY.,etal.Microwave–hydrothermalsynthesisoffluorescentcarbondotsfromgraphiteoxide.Carbon.,2011,49,3134-3140.[235]Salinas-CastilloA.,Ariza-AvidadM.,PritzC.,etal.Carbondotsforcopperdetectionwithdownandupconversionfluorescentpropertiesasexcitationsources.ChemCommun.,2013,49,1103-1105.[236]WangF.,GuZ.,LeiW.,etal.Graphenequantumdotsasafluorescentsensingplatformforhighlyefficientdetectionofcopper(II)ions.SensorsActuatorsB:Chem.,2014,190,516-522.[237]AgathianK.,SivaP.,MeenarathiB.,etal.IndianJournalofScience•Analysis.IndianJScience.,2013,5,37-40.[238]DaiH.,XuG.,ZhangS.,etal.Aratiometricbiosensorformetallothioneinbasedonadualheterogeneouselectro-chemiluminescentresponsefromaTiO2mesocrystallineinterface.ChemCommun.,2015,51,7697-7700.[239]MacedoS.,RodriguesJPF.,SchenkmanS.,etal.Beta-adrenergicantagonistpropranololinhibitsmammaliancelllysosomespreadingandinvasionbyTrypanosomacruzimetacyclicforms.Microbes.Infect.,2017,19,295-301.[240]GaniyuSO.,OturanN.,RaffyS.,etal.UseofSub-stoichiometricTitaniumOxideasaCeramicElectrodeinAnodicOxidationandElectro-FentonDegradationoftheBeta-blockerPropranolol:DegradationKineticsandMineralizationPathway.ElectrochimActa.,2017,242,344-354.[241]ThomasÉ.,SaumierD.,PitmanRK.,etal.Consolidationandreconsolidationareimpairedbyoralpropranololadministeredbeforebutnotaftermemory(re)activationinhumans.Neurobiol.Learn.Mem.,2017,142,118-125.[242]ChenGN.,LiN.,LuoT.,etal.EnantiomersRecognitionofPropranololBasedonOrganic–InorganicHybridOpen-TubularMIPs-CECColumnUsing3-(Trimethoxysilyl)PropylMethacrylateasaCross-LinkingMonomer.J.Chromatogr.Sci.,2017,55,471-476.[243]Sidel’nikovAV.,MaistrenkoVN.,Zil’bergRA.,etal.Anenantioselectivevoltammetricsensorfortherecognitionofpropranololstereoisomers.J.Anal.Chem.,111 西南大学博士学位论文2017,72,575-581.[244]LBeckerBA.,LariveCK.,Probingthebindingofpropranololenantiomerstoα1-acidglycoproteinwithligand-detectedNMRexperiments.JPhysChem.,2008,112,13581-13587.[245]LimJYC.,MarquesI.,FélixV.,etal.Enantioselectiveanionrecognitionbychiralhalogen-bonding[2]rotaxanes.J.Am.Chem.Soc.,2017,139,12228-12239.[246]OngWJ.,TanLL.,NgYH.,etal.Graphiticcarbonnitride(g-C3N4)-basedphotocatalystsforartificialphotosynthesisandenvironmentalremediation:areweastepclosertoachievingsustainability?.Chai,Chem.Rev.,2016,116,7159-7329.[247]ZhangXL.,ZhengC.,GuoSS.,etal.Turn-onfluorescencesensorforintracellularimagingofglutathioneusingg-C3N4nanosheet–MnO2sandwichnanocomposite.Anal.Chem.,2014,86,3426-3434.[248]BenesiHA.,HildebrandJHJ.,Aspectrophotometricinvestigationoftheinteractionofiodinewitharomatichydrocarbons.J.Am.Chem.Soc.,1949,71,2703-2707.[249]EnsafiAA.,KazemifardN.,RezaeiB.,DevelopmentofananoplasticantibodyfordeterminationofpropranololusingCdTequantumdots.SensorsActuatorsB:Chem.,2017,252,846-853.[250]SunCJ.,SunXX.,Aboul‐EneinHY.Potentiometric.,EnantioselectiveElectrodeResponsivetoPropranololEnantiomersBasedonaLipophilicβ‐Cyclodextrin.Anal.Lett.,2004,37,2259-2266.[251]ChenL.,LiK.,ZhuH.,etal.Achiralelectrochemicalsensorforpropranololbasedonmulti-walledcarbonnanotubes/ionicliquidsnanocomposite.Talanta.,2013,105,250-254.[252]LopesP.,KatakyR.,Chiralinteractionsofthedrugpropranololandα1-acid-glycoproteinatamicroliquid–liquidinterface.Anal.Chem.,2012,84,2299-2304.[253]H.Y.,Aboul-Enein.,X.X.,Sun.,AnovelionselectivePVCmembraneelectrodefordeterminationofpropranololinpharmaceuticalformulation,Analusis.,200028,855–858.[254]吴梅笙,孙晓涛.一种基于介孔纳米二氧化硅的电致化学发光纳米材料及其制备方法,CN106753338A[P].2017.[255]邓炜,余燕清,徐畅,祁乐,苟桃吉,高明.基于金/石墨烯/C60纳米复合材料112 参考文献为基质构建ECL传感器用于"signaloff"模式中Pb2+的检测.化学传感器.2017,37(1):52-59.[256]HuK,FiedlerT,BlancoL,etal.Model-basedenergyanduncertaintyanalysisofmembranebioreactortotreatPVCproductionsitewastewater.Biochem.Eng.J.,2018,129:7-15.[257]ChenY.,WangJ.,LiuZ.,WangX.,LiaX.,etal.Asimpleandversatilepaper-basedelectrochemiluminescencebiosensingplatformforhepatitisBvirussurfaceantigendetection.Biochem.Eng.J.,2018,129(15):1-6.[258]XingH.,ZhaiQ.,ZhangX.,etal.BoronNitrideQuantumDotsasEfficientCoreactantforEnhancedElectrochemiluminescenceofRuthenium(II)Tris(2,2′-bipyridyl).Anal.Chem.,2018,90(3):2141-2147.[259]BabamiriB.,SalimiA.,HallajR.SwitchableelectrochemiluminescenceaptasensorcoupledwithresonanceenergytransferforselectiveattomolardetectionofHg2+viaCdTe@CdS/dendrimerprobeandAunanoparticlequencher.Biosens.Bioelectron.,2018,102:328-335.[260]BabamiriB.,SalimiA.,HallajR.,etal.Nickelnanoclustersasanovelemitterformolecularlyimprintedelectrochemiluminescencebasedsensortowardnanomolardetectionofcreatinine.Biosens.Bioelectron.,2018,107:272-279.[261]XuL.,ZhangW.,ShangL.,etal.Perylenetetracarboxylicacidandcarbonquantumdotsassembledsynergisticelectrochemiluminescencenanomaterialforultra-sensitivecarcinoembryonicantigendetection.Biosens.Bioelectron.,2018,103:6-11.[262]ValentiG.,MarcaccioM.,RampazzoE.,etal.EnhancingAnalyticalPotentialofElectrochemiluminescenceBytheSilicaNanoparticleApproach.J.Electrochem.Soc.,2018(35):2084-2084.[263]JiangD.,DuX.,LiuQ.,etal.One-stepthermal-treatmentroutetofabricatewell-dispersedZnOnanocrystalsonnitrogen-dopedgrapheneforenhancedelectrochemiluminescenceandultrasensitivedetectionofpentachlorophenol.ACSAppl.Mater.Interfaces.,2015,7,3093-3100.[264]WawrzyniakP.,KindermannM.K.,ThedeG.,etal.Benzo/naphtha-anellateddihydro-1,2-oxaphosphininesandring-openingtoP-tertiary2-phosphanyl-1,1'-biaryl-2-olderivatives-SynthesesandStructures.Eur.J.Inorg.Chem.,2017,29,113 西南大学博士学位论文3580-3586.[265]VáclavíkJ.,ZschocheR.,KlimánkováI.,etal.IrreversibleCysteine-SelectiveProteinLabelingEmployingModularElectrophilicTetrafluoroethylationReagents.Chem.Eur.J.,2017,23(27):6490-6494.[266]SilvermanR.B.,XueF.Chiralsynthesisofpyrrolidinecorecompoundsenroutetoneuronalnitricoxidesynthaseinhibitors:U.S.Patent9,758,507[P].2017-9-12.[267]LimJ.,MarquesI.,FélixV.,etal.AChiralHalogen-Bonding[3]RotaxanefortheRecognitionandSensingofBiologicallyRelevantDicarboxylateAnions.Angew.Chem.Int.Ed.,2018,57(2):584-588.[268]ForbesK.A.,AndrewsD.L.Chiropticalinteractionsbetweentwistedlightandchiralmedia[C]//ComplexLightandOpticalForcesXII.InternationalSocietyforOpticsandPhotonics,2018,10549:1054915[269]谢铮铮,梁瑶,孙路路.普萘洛尔治疗甲状腺功能亢进的Meta分析.中国临床药理学杂志,2016,32(5):449-451.[270]吴晓平,张大明,陈伟良.口服普萘洛尔治疗婴幼儿头颈部血管瘤的临床效果观察.口腔疾病防治,2016,3:158-161.[271]ChenL.S.,LiK.L.,ZhuH.,MengL.C,ChenJ.T.,LiM.X.,ZhuZ.W.,Achiralelectrochemicalsensorforpropranololbasedonmulti-walledcarbonnanotubes/ionicliquidsnanocomposite.Talanta.2013,105,250-254.[272]Aboul-eneinH.Y.,Abou-bashaL.I.,BakrS.A.,DirectenantioselectiveseparationofsomepropranololanalogsbyHPLConnormalandreversedcellulosechiralstationaryphases.Chirality.1996,8,153-156.[273]Mart´ınez-PlaJ.J.,Mart´ın-BioscaY.,SagradoS.,Villanueva-CamañasR.M.,Medina-HernándezM.,Fastenantiomericseparationofpropranololbyaffinitycapillaryelectrophoresisusinghumanserumalbuminaschiralselector:applicationtoqualitycontrolofpharmaceuticals.Anal.Chim.Acta.,2004,507,171-178[274]BodokiE.,OlteanM.,BodokiA.,StiufiucR.,ChiralrecognitionandquantificationofpropranololenantiomersbysurfaceenhancedRamanscatteringthroughsupramolecularinteractionwithβ-cyclodextrin.Talanta.2012,101,53-58.[275]WeiY.L.,KangH.,RenY.F.,QinG.J.,ShuangS.M.,DongC.,Asimplemethodforthedeterminationofenantiomericcompositionofpropranololenantiomers.Analyst.2013,138,107-110.114 参考文献[276]ZhangF.,DuY.X.,YeB.F.,LiP.,Studyontheinteractionbetweenthechiraldrugofpropranololanda1-acidglycoproteinbyfluorescencespectrophotometry.J.Photochem.Photobiol.,B.,2007,86,246-251.[277]GenétG.F.,BentzerP.,HansenM.B.,etal.Effectsofpropranololandclonidineonbrainedema,blood-brainbarrierpermeability,andendothelialglycocalyxdisruptionafterfluidpercussionbraininjuryintherat.J.Trauma.Acute.Care.,2018,84(1):89-96.[278]BiesingerM.C.,LauL.W.M.,GersonA.R.,etal.ResolvingsurfacechemicalstatesinXPSanalysisoffirstrowtransitionmetals,oxidesandhydroxides:Sc,Ti,V,CuandZn.Appl.Surf.Sci.,2010,257,887-898.[279]LiuP.,ZhuJ.,ZhangJ.,etal.ActivebasalplanecatalyticactivityandconductivityinZndopedMoS2nanosheetsforefficienthydrogenevolution.Electrochim.Acta.,2018,260:24-30.[280]黄倩.手性樟脑酸类金属——有机框架材料的合成及其二阶非线性光学性能研究：[硕士学位论文].浙江大学，2011.[281]ZhaoH.,ZhangB.G.,ZhangX.X.,etal.HomochiralZnII–CamphorateFrameworksWith4′-p-tolyl-2,2′:6′,2″-Terpyridineand1,10-PhenanthrolineasAccessorialLigands:Syntheses,CrystalStructures,andProperties.Inorg.Nano-MetalChem.,2015,45,572-580.115 西南大学博士学位论文116 攻读博士学位期间的研究成果攻读博士学位期间的研究成果[1]ShuZhu,XiaLin,PeiyaoRan,QiaoXia,ChengchengYang,JiaoMa,YingziFu*,Anovelluminescence-functionalizedmetal-organicframeworknanoflowerselectrochemiluminesencesensorvia“on-off”system,Biosens.Bioelectron.,2017,91:436-440(IF:7.78).[2]ShuZhu,XiaLin,PeiyaoRan,FangjingMo,QiaoXia,YingziFu*,AglassycarbonelectrodemodifiedwithC-dotsandsilvernanoparticlesforenzymaticelectrochemiluminescentdetectionofglutamateenantiomers,MicrochimicaActa,2017,184(12):4679-4684.(IF:4.580).[3]ShuZhu,XiaLin,QinghongWang,QiaoXia,PeiyaoRan,YingziFu*,ANovelSolid-stateElectrochemiluminescentEnantioselectiveSensorforAscorbicAcidandIsoascorbicAcid,Electroanalysis,2017,29(2):466-471(IF:2.851).[4]ShuZhu,QinghongWang,XiaLin,PeiyaoRan,ZhenLi,YingziFu*,Ahigh-sensitivitychiralelectrochemiluminescencebiosensorforL-glutamate,2017InternationalCongressonAnalyticalSciences.[5]ShuZhu,QinghongWang,XiaLin,PeiyaoRan,ZhenLi,YingziFu*,Ahigh-sensitivitychiralelectrochemiluminescencebiosensorforL-glutamate(submitted).[6]ShuZhu,PeiyaoRan,JinglingWu,ChengchengYang,JiaoMa,YingziFu*,Asimpleandsensitiveelectrochemiluminesencesensorforchiralrecognitionofpropranololenantiomers(submitted).[7]ShuZhu,JialiLiu,PeiyaoRan,JinglingWu,ChengchengYang,YingziFu*,Studyonthechiralrecognitionofpropranololenantiomersbasedonsolidstateelectrochemiluminescencesensorofzinccamphor(submitted).[8]XiaLin,ShuZhu,QinghongWang,QiaoXia,PeiyaoRan,YingziFu*,Chiralrecognitionofpenicillamineenantiomersusinghemoglobinandgoldnanoparticlesfunctionalizedgraphite-likecarbonnitridenanosheetsviaelectrochemiluminescence,Colloid.Surface.B.,2016,148,371-376(IF:3.901).[9]XiaLin,ShuZhu,QiaoXia,JiaoMa,YingziFu*,Anultrasensitiveelectrochemiluminescentd-alaninebiosensorbasedonthesynergeticcatalysisofahemin-functionalizedcompositeandgold–platinumnanowires.Anal.Methods,2018,10,84-90(IF:1.900).117 西南大学博士学位论文[10]XiaLin,QinghongWang,ShuZhu,JuanjuanXu,QiaoXia,YingziFu*,AhighlysensitiveglutamicacidbiosensorbasedonthedeterminationofNADHenzymicallygeneratedbyL-glutamicdehydrogenase,RSCAdv.,2016,6,45829-45834(IF:3.108).[11]JiaoMa,ChengchengYang,ShuZhu,JinyiSong,YingziFu*,APtandPdbiometalnanowiresbasedstereoselectivesensorforidentificationwithascorbicacidandisoascorbicacid,Anal.Methods,2018,10,1703-1708(IF:1.900).[12]QiaoXia,YihanHuang,XiaLin,ShuZhu,YingziFu*,HighlysensitiveD-alanineelectrochemicalbiosensorbasedonfunctionalizedmulti-walledcarbonnanotubesandD-aminoacidoxidase.Biochem.Eng.J.2016,113:1–6(IF:2.892).[13]QinghongWang,XiaLin,JuanjuanXu,ChunzhiXuan,ShuZhu,YingziFu*,Highly-sensitiveandselectiveelectrochemiluminescencebiosensorforthespecificdetectionofD-alanine.J.Electrochem.Soc.,2016,163(7):B373-B378(IF:3.259).118 致谢致谢岁月如梭，光阴似箭，三年的学习生涯即将画上句点。回首这三年的求学生活，有欢声笑语，亦有悲愁垂涕，但都是我人生中最为珍贵的回忆，也使我受益匪浅。值此论文完成之际，谨向所有关心、爱护和帮助过我的人致以最诚挚的谢意和最衷心的祝福！首先，要特别感谢我的导师傅英姿教授。感谢傅老师让我有机会进入401这个温暖的大家庭。三年来，感谢您对我科研以及生活上的悉心指导和热情关怀，让我的求学充满温暖。在科研上，感谢您对我的耐心指导和精心培养，也是您的不断鼓励让在我遇到困难时，能够砥砺前行、尽善尽美。尤其是在论文修稿时，是您陪我细细研读专家建议，并指导我一一作出合理答复。在生活中，十分感谢傅老师对我的谆谆教诲和无微不至的关怀，与此同时，也让我学到了很多做人做事的道理。衷心感谢袁若教授和柴雅琴教授以及课题组的其他老师、同学在科研和工作中提供的无私帮助和指导。衷心感谢西南大学化学化工学院各位领导和老师的悉心栽培。感谢401实验室的师妹王庆红、许娟娟、轩春芝、林霞、夏巧、冉佩瑶、宋金奕、马骄和师弟杨成成在科研上的悉心引导和生活中的无私帮助。感谢在401遇到的所有小伙伴，感谢缘分让我们相遇、相知、相惜，也感谢你们每天的陪伴，让我度过了美好的学习生活，这段美好回忆将是我的幸福烙印，伴我一生。同时也要感谢我的父母及家人给予我的莫大理解、支持和鼓励，感谢你们在我身后一直无怨无悔的付出，让我能一直骄傲的做自己并无所畏惧。冬去春来又一年，百感于心。在此深深感谢所有关心、帮助我的老师和亲朋，言短情深，诸多恩情，将深铭于心，再次的谢谢大家！祝愿大家都能健康、平安、幸福美满！朱姝2018年3月于西南大学119
此文档下载收益归作者所有
