电化学发光成像分析仪的研制

电化学发光分析法是一种极高灵敏度的分析方法，但是, 基于电化学发光阵列传感器高灵敏度的商品化分析仪器尚未见到。本项目在我们多年电化学阵列传感器和电化学发光分析方法研究的基础上，提出研制快速高灵敏度电化学发光成像分析仪的课题。本项目拟研究电化学发光阵列生物传感器的制作新方法和新工艺；研制一套多功能高灵敏电化学发光成像分析仪器样机；研究高发光效率和良好生物亲合性的电化学发光探针；建立多组分肿瘤标示物和病菌等生物活性物质的快速检测新方法；解决多组分检测阵列传感器的交叉干扰、消除传感器之间电信号和光信号的干扰、高性能光电同步控制、微弱信号检测与分析等关键科学问题；研究电化学发光电极表面光谱信息采集和成像信息的同步、高通量和连续检测等技术和部件。该研究项目的完成将为生命科学研究、临床检测和病理研究等提供先进的技术手段，将极大地促进电化学发光分析法、光学成像技术以及生命科学研究的发展。

电化学发光成像分析法不仅能提供常规仪器基于单电极上发光强度的定量信息，而且能提供多电极上检测物形貌等方面的定性信息。本项目开展了一系列基于生物识别分子与目标分子相互作用为基础的电化学发光生物传感器关键部件和多功能高灵敏电化学发光成像分析仪样机的创新性研究，完成了预定的研究目标，取得了一系列创新性研究成果。在生物传感器关键部件研究方面，研制了磁性多肽富集分离和信号脂质体多肽信号放大的超高灵敏度检测肌钙蛋白的电化学发光传感器、基于电化学发光淬灭和金纳米信号放大的高灵敏检测前列腺特异性抗原的电化学发光传感器、抗体凝集素双探针检测前列腺癌细胞和前列腺特定抗原的电化学发光传感器、基于抗菌肽为分子识别物质检测大肠杆菌的电化学发光生物传感器、电化学发光适体探针缠绕在单臂碳纳米管检测腺苷的电化学发光适体传感器、无标记超级夹心法高灵敏度检测艾滋病毒基因电化学发光传感器等。在阵列传感器研究方面，研制了检测溶菌酶的无标记伏安阵列适体传感器、基于选择性切割多肽和特定单链DNA链检测前列腺特定抗原和博来霉素的高灵敏度分子逻辑门阵列生物传感器、以凝集素为分子识别物质应用于甲胎蛋白糖链分型的阵列生物传感器等。在电化学功能纳米材料研究方面，合成了纳米导电聚合物电化学发光探针，并构建了检测凝血酶的电化学发光生物传感器，建立了化学还原法从氧化石墨烯合成电化学活性物质亚甲蓝吸附还原石墨烯纳米材料的新方法和层层组装新方法；建立了天然薄片石墨亚甲蓝液相剥离制备还原石墨烯纳米材料的新方法。还研究了π堆积亚甲基芴寡聚物、蒽类衍生物、联吡啶-氟硼二氮杂茚等有机物的电化学和电化学发光性质。在多功能高灵敏电化学发光成像分析仪样机研究方面，设计并完成了具有大面积电化学发光阵列传感器的高灵敏度光强度检测系统和微区多信息高灵敏度成像检测系统，实现了电极系统移动的自动控制，达到了仪器预期的性能指标。研究成果将为临床检测生物标示物提供新器件和新方法，为生命科学研究、临床检测和病理研究等提供先进的技术手段，将极大地促进电化学发光分析法、光学成像技术以及生命科学研究的发展。已在SCI源刊上发表研究论文16篇，其中JACS 3篇，Anal Chem 2篇，Nano Research1篇，获国家专利1个，获省级科学科技二等奖1项。