基于三联吡啶钌掺杂的SiO2纳米探针的制备及其在生物分析中的应用研究

双（多）功能纳米探针在生物医药和临床诊断等领域具有重要的应用价值，设计和制备双（多）功能纳米探针已成为一个快速发展的交叉研究领域。本项目旨在发展和建立一种三联吡啶钌（TBR）分子掺杂的Au@SiO2 、Ag@SiO2核-壳结构纳米探针的制备方法。通过优化染料分子的掺杂量，Au、Ag纳米颗粒的尺寸及其与染料分子之间的距离等参数，以提高纳米探针的荧光量子产率和电化学发光强度。研究金属纳米颗粒的催化活性和表面增强效应对TBR荧光和电化学发光性能的影响。对制备的纳米探针进行表面生物识别分子的功能化，得到具有特异性识别功能的荧光和电化学发光纳米探针。将该多功能纳米探针用于凝血酶、血管生成素和腺苷等生物分子的分析检测，构建基于荧光和电化学发光检测的生物传感平台。

发展多功能标记探针在生物传感、临床诊断等基础和应用研究领域均具有重要的意义。其中，基于SiO2的纳米材料因其表面易功能化、良好的生物相容性和良好的光透性，已被用于制备各种基于SiO2的纳米探针。三联吡啶钌（TBR）不仅是一种重要的近红外荧光染料，同时TBR也是一种最常用的电化学发光（ECL）试剂，具有很高的发光效率、好的稳定性以及可循环再生性等特点。因此，TBR掺杂的SiO2纳米颗粒除具有荧光特性外，还可被用作电化学发光（ECL）探针，用于构建电化学发光传感器。另外，制备新型纳米材料并研究其电催化活性，在构建高灵敏度生物传感器以及发展燃料电池电催化剂等方面具有重要的意义。基于此，本项目进行了以下几方面的研究：.1）采用反相微乳法合成了TBR掺杂的SiO2纳米粒子（RuDS），结合RuDS纳米颗粒高的Ru(bpy)3Cl2负载能力和石墨烯材料良好的导电性，构建了三聚氰胺电化学发光传感器，实现了三聚氰胺的高灵敏检测，并成功应用于牛奶样品中三聚氰胺的分析检测；.2）采用种子生长法合成了一系列粒径分散窄、准球形的Au纳米颗粒，可实现其表面等离子体共振峰在520-614 nm范围内调控；采用Stböer方法在Au纳米颗粒表面直接生长SiO2层，通过控制合成过程的实验条件（TEOS的用量、反应时间等），成功制备了不同SiO2层厚度、均匀包裹的Au@SiO2核壳结构纳米颗粒，该方法可实现SiO2层厚度在几纳米到几十纳米范围内连续可调；.3）利用Ni线与HAuCl4之间的原电池取代反应，在没有其他模板、添加剂或有机溶剂存在下，首次实现了在水溶液中制备枝状的Au纳米结构材料，并用于电催化研究。得到的枝状Au纳米结构材料具有“干净的”表面、大的比表面积和丰富的活性位点，其对乙醇氧化显示了较高的电催化活性，氧化峰电流是在多晶Au电极上的2倍；.4）结合静电纺丝技术和热处理过程，制备了碳纳米纤维（CNF）和Pd纳米颗粒负载的CNF（Pd/CNF）复合材料。与Pd/C催化剂相比，Pd/CNF复合材料对甲醇氧化反应显示出了更高的催化活性和稳定性；将CNF修饰电极作为检测器，与毛细管电泳分离技术联用，实现了三种β-受体阻滞剂的高灵敏度同时检测，并成功应用于尿样样品的分析。