基于Cu（Ⅱ）介导氧化反应...控的荧光生物传感新方法研究.pdf

摘要

荧光分析方法具有操作简单、响应快速、灵敏度高、选择性好、成本效益高等

优点，在生物传感和生化分析等领域具有广阔的应用前景。本文以邻苯二胺（OPD）

和Cu2+离子之间独特的氧化反应为基础，通过络合反应和氧化还原反应实现了氧化

反应的调控，在此基础上，开发了一系列比率型荧光生物传感新方法，实现了Cu2+、

曲酸（KA）、抗坏血酸（AA）、碱性磷酸酶（ALP）、白细胞介素-6（IL-6）的灵

敏检测。利用类芬顿反应和化学氧化还原循环放大方法，发展了级联信号放大策略，

构建了分裂型超灵敏荧光传感平台，用于HO、葡萄糖和IL-6抗原的超灵敏检测。

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主要创新点及研究内容如下：

1．以铜纳米团簇（GSH-CuNCs）作为能量受体，Cu2+氧化OPD生成的2,3-二

氨基吩嗪（DAP）作为能量供体，开发了基于荧光共振能量转移（FRET）的非标

记型比率荧光传感平台。Cu2+催化氧化OPD生成的DAP（能量受体）抑制了

GSH-CuNCs（能量供体）的荧光发射，从而使GSH-CuNCs在420nm处的荧光强

度降低，DAP在555nm处的荧光强度增强。另一方面，曲酸（KA）与Cu2+通过

配位作用生成稳定的曲酸铜沉淀，从而阻止了OPD的氧化过程，抑制了GSH-CuNCs

与DAP之间的FRET过程，导致GSH-CuNCs的荧光恢复，DAP的荧光减弱。以

荧光强度比值（F555/F420）为信号输出，该平台实现了Cu2+和KA的灵敏检测，Cu2+

的线性范围为0.1~50μmol/L，检出限为20nmol/L，回收率为98.7%~100.9%，

三次平行测定结果的相对标准差（RSD）为3.2%~4.0%。KA的线性范围为0.2~300

μmol/L，检出限为50nmol/L，回收率在99.5%~101.5%之间，RSD不大于4.3%。

该比率传感方法采用了双发射反向变化比率测量方法，显著提高了检测灵敏度。

2．以OPD为信号前体，通过原位生成的DAP和3-(二羟乙基)呋喃[3,4-b]喹喔

啉-1-酮（DFQ）两种荧光指示剂为信号输出，构建了新型比率荧光分析方法灵敏检

测抗坏血酸、碱性磷酸酶和白细胞介素-6（IL-6）。一方面，AA存在时可以将Cu2+

还原从而抑制DAP的生成；另一方面，AA的氧化产物脱氢抗坏血酸（DHAA）又

能够与OPD反应生成发射峰位于420nm的DFQ。随着AA浓度的增加，DAP（555

nm）的荧光降低，DFQ（420nm）的荧光显著增强。ALP催化底物L-抗坏血酸-2-

磷酸（AA2P）水解生成抗坏血酸（AA），F555/F420的荧光比值与碱性磷酸酶活性

呈线性关系。以生物标志物白细胞介素-6（IL-6）作为模型分析物，验证了比率荧

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光方法在免疫分析中的应用。AA的线性范围为0.05-20μmol/L，检出限为150nmol/L。

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ALP的线性范围为0.02~1.0mU/mL，相关系数（R）为0.9994，检出限为0.006

mU/mL。IL-6线性范围为0.2~10pg/mL，检出限为0.06pg/mL，回收率在96.4%~

110.5%之间，RSD不大于4.8%。该方法简便易行，灵敏度高，选择性好，传感性

能优异。

3．通过化学氧化还原循环和类芬顿反应耦合的级联信号放大策略，构建了超灵

敏分裂型荧光传感平台。在该策略中，Cu2+可以氧化邻苯二胺（OPD）产生DAP

++

和Cu。另一方面，通过HO与Cu发生类芬顿反应，产生羟基自由基（•OH）

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和