以发光功能化贵金属纳米材料为基元的纳米适配体组装体的设计及其化学发光传感研究

本项目拟探索新的合成方法，在纳米合成过程中直接将发光试剂组装在贵金属纳米材料表面，制备发光功能化贵金属纳米材料；设计和构建发光功能化纳米材料参与的化学发光体系，研究其化学发光特性和机理；设计和构筑均相和异相体系中以发光功能化贵金属纳米为基元、具有化学发光特性的纳米适配体组装体，研究其组装规律和机理；针对生物活性分子，选择性能优良的纳米适配体组装体和化学发光体系，构建化学发光传感器，实现生物活性物质的快速、低含量、多元分析。此项工作率先开展了新型发光功能化贵金属纳米材料与适配体分子的组装研究，发展新型纳米组装体和化学发光传感器。它将进一步丰富人们对发光功能化贵金属纳米材料和纳米-适配体组装体的物理化学特性和化学发光传感性能的认识，对纳米科学、界面科学和化学发光等领域的基础理论研究具有重要的意义。与此同时，它将推动分子与纳米组装技术和纳米生物分析技术的发展，在生命科学等领域具有重要的应用潜力。

本项目利用化学发光试剂鲁米诺及其类似物、光泽精和联吡啶钌配合物作为还原剂、稳定剂，发展了直接合成法，制备了一系列新型化学发光功能化贵金属纳米材料、（氧化）石墨烯纳米材料以及金属/氧化石墨烯复合纳米材料，研究了其大小、形貌、表面状态、化学发光特性及其稳定性。这些材料显示了优良的化学发光特性和稳定性。探索了其与适配体分子的组装，对其组装规律和机理进行了研究，构建了新型的化学发光纳米适配体组装体。针对目标分析物如汞离子、三丙胺、2，4，6-三硝基甲苯、凝血酶、三磷酸腺苷、肽链、蛋白质，研究了纳米适配体组装体与目标分析物、生物信号放大系统、纳米材料、固载材料等的组装，发展了多种分析性能好、简单、快速、成本低的化学发光传感器，实现多种物质的快速、低含量分析。创新性地提出了将发光试剂和催化剂同时功能化到纳米材料表面的研究思路，合成了具有高效化学发光效率和稳定性的化学发光试剂/催化剂双功能化纳米材料，如N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺/金属离子螯合物双功能化金纳米材料、N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺/半胱氨酸-Cu2+螯合物双功能化金纳米材料、N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺/血红素双功能化的石墨烯复合材料，发现固载于纳米表面的催化剂对鲁米诺类化学发光反应具有优异的异相催化特性，极大提高了发光功能化纳米材料的发光效率，将其与适配体等识别元素组装，发展了高灵敏度的化学发光传感器。此项工作率先将发光功能化纳米材料作为基元，构筑具有优良化学发光特性的纳米适配体组装体，实现了在纳米尺度上发光分子和适配体分子的富集，发展了新型纳米组装体和化学发光传感器。它不仅进一步丰富了人们对纳米材料的特殊物理化学特性以及生物兼容性的认识，而且推动了纳米组装技术的发展。基于新型纳米适配体组装体建立的新型分析方法，在生命科学、环境分析等领域具有重要的应用潜力。与此同时，本项目还开拓了化学发光试剂/催化剂双功能化纳米材料新的研究领域，对新型功能化纳米材料的合成以及化学发光、纳米科学的基础理论研究具有重要的意义。在环境监测、药物分析、食品安全、临床诊断等领域具有重要的应用前景。