摘要新型冠状病毒疾病(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)是一种由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)引起的聚集性非典型肺炎,被认为是一种高度传染性疾病。当前,新冠肺炎疾病对人类健康构成了极大威胁,对全球生产生活秩序造成了严重影响,其破坏力甚至远超2003年非典(SARS-CoV)疫情。虽然现在各个国家宣布新冠病毒已经结束,但是我们仍然不可以掉以轻心。因为新冠病毒是一些基础病的超级放大器,有基础病的人病情往往会加倍严重。同时,新冠病毒正在不断变异,传播方式多样,传播速度快,因此亟需开发一种快速、灵敏、廉价的检测其生物标志物的方法,实现对SARS-CoV-2的早期诊断,避免传播风险,为抗击新型冠状病毒做准备。利用电化学发光法(Electrochemiluminescence,ECL)背景信号低、灵敏度高、设备简单、电化学可控性好等优点,对SARS-CoV-2基因组编码的核衣壳蛋白(CoVNP)进行定量检测是一种有效的方法。而新型纳米发光体的研发是构建灵敏高效的电化学发光传感器的关键。二维(2D)超薄氯氧铋(BiOCl)纳米片是一种三元化合物半导体材料,因其良好的生物相容性、高丰度、良好的光催化效率和独特的层状结构而引起人们的广泛关注。遗憾的是,快速的电荷重组速率和微弱的可见光响应限制了BiOCl的应用。本论文旨在进一步改善BiOCl的性能,成功合成2D/2D MXene/P-BiOCl/Ru(bpy)32+和BiOCl/Bi-MOF@Ag两种BiOCl基复合材料,用于构建ECL免疫传感器检测CoVNP。主要研究内容如下:<br> 1. 采用掺杂磷杂原子制备了二维超薄材料磷掺杂 BiOCl(P-BiOCl),引入 P 杂原子可拓宽带隙,产生新的电子通道,促进电子转移,抑制载流子重组。此外,通过原位刻蚀法制备 Ti3C2 MXene,二维结构 MXene 不仅可以作为“软基底”改善 P-BiOCl 的性能,还可以与P-BiOCl协同作用,提高发光体的导电性、催化性和ECL效率。通过溶剂热反应合成 MXene/P-BiOCl,再通过静电吸附作用固定 Ru(bpy)32+,首次合成 2D/2D MXene/P-BiOCl/Ru(bpy)32+复合材料。以 MXene/P-BiOCl/Ru(bpy)32+为ECL 发光体,正三丙胺(TPA)为阳极共反应剂,构建了一种ECL无标签CoVNP免疫传感器,该传感器的检出限低至 0.49 fg/mL(S/N = 3),线性范围为 1.0 fg/mL ~ 10.0 ng/mL,该传感器可用于人体血清中 CoVNP 的检测。这项工作表明 MXene/P-BiOCl/Ru(bpy)32+是一种高效的ECL纳米发光体,构建的ECL生物传感器对于CoVNP检测的实际应用具有一定指导意义。<br> 2. 首次采用 BiOCl/Bi-MOF@Ag 为电极材料,Ab2-NH2-MIL-68(In)-N2@Ru(Ⅱ)作为标记探针,K2S2O8为阴极共反应剂,制备了一种夹心型ECL免疫传感器用于检测CoVNP。首先通过溶剂热反应制备超薄BiOCl纳米片前驱体,然后1,3,5-苯三甲酸作为配体,进一步与BiOCl进行溶剂热反应,形成BiOCl/Bi-MOF。再采用低温法将银纳米颗粒负载到 BiOCl/Bi-MOF,合成最终产物 BiOCl/Bi-MOF@Ag 纳米复合材料。通过酰胺键将Ru(dcbpy)32+与 NH2-MIL-68(In)-N2 连接制备 NH2-MIL-68(In)-N2@Ru(Ⅱ) , NH2-MIL-68(In)-N2含有能大量催化共反应剂K2S2O8的氨基,在Ru(dcbpy)32+周围生成丰富的反应中间体 SO4?–,减少 SO4?–与 Ru(dcbpy)32+之间的物质传输和能量传递损失,从而显著增强 ECL 信号。该传感器的检出限为 0.62 fg/mL(S/N = 3),线性范围为10.0 fg/mL ~ 10.0 μg/mL,该传感器的选择性、重现性和稳定性优异并且在人体血清中也可进行CoVNP的检测,在新型CoVNP便捷检测设备的开发方面具有应用前景。
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