电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)由于其结合了电化学分析技术和化学发光技术,同时具备了背景低、重现性好、动态范围宽、检测灵敏度高和可控性好等独特的优势,使其成为检测蛋白、酶、核酸等多种生物分子的有力分析工具。尽管如此,ECL技术在应用过程中还存在一些挑战和限制,其中主要包括以下两个方面:(1)如何开发具有良好分散性和稳定性的新型ECL有机纳米材料,以克服自由基不稳定而导致的低发光效率问题,从而进一步提高传感器的灵敏度;(2)如何在复杂生物体系中实现低丰度蛋白酶的高效转化和信号放大,以提高传感器CL 318952作用的分析性能。基于此,本研究采用功能化的芘类化合物作为ECL发光体并结合改进的核酸扩增技术,构建高稳定性、高灵敏的ECL传感平台,实现了对脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endoonuclease 1,APE1)活性的超灵敏检测。具体而言,本论文的研究工作主要分为以下几个部分:1.Ag@Pyc纳米胶囊作为ECL发光体用于超灵敏测定APE1活性的研究多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)因具有高荧光量子产率、良好的光化学稳定性以及出色的光电性质,是一种极具应用潜力的ECL发光材料。然而,它们在水溶液中溶解度较低、自由基不稳定导致其在水相中的ECL信号较弱,这严重限制了其在ECL生物传感领域的进一步使用。为此,本研究合成了新型自促进的Ag功能化芘甲醛纳米胶囊(Ag@Pyc纳米胶囊)作为ECL发光体,以构建超灵敏的ECL生物传感器平台用于APE1活性的检测。其中,Ag@Pyc纳米胶囊具有良好的亲水性和稳定性,并且Ag纳米颗粒作为共反应促进剂附着在Pyc纳米胶囊表面,显著提高了单位时间内共反应试剂过硫酸根(S_2O_8~(2-))生成反应中间体硫酸盐自由基阴离子(SO_4~(·-))的数量,进而与发光体相互作用,以产生强烈的ECL信号。另一方面,借助APE1触发的3D DNA纳米机器,将低丰度靶标APE1转化为大量的模拟目标物(MTs),这些MTs与APE1活性呈正相关。因此该生物传感器实现了对APE1活性的灵敏检测,其线性范围为5×10~(-10)～5×10~(-4) U/μL,检测限为1.36×10~(-11) U/μL。所构建的ECL三元体系为生物分子检测和疾病早期诊断提供了新的途径。2.基于Pyc@GO纳米片的ECL传感平台结合目标物触发可循环级联系统用于超灵敏MRTX849使用方法检测APE1活性的研究大多数有机纳米晶体在水溶液中会发生由聚集引起的淬灭效应,这是因为平面结构的多环芳烃通常会π-π堆叠,导致严重的内滤效应和过多的非活性发光体,这限制了发光体的ECL效率。鉴于此,本文制备了芘甲醛@氧化石墨烯(Pyc@GO)纳米片作为高效的ECL发光体,建立了一种新型ECL生物传感平台用于APE1活性的超灵敏检测。值得注意的是,芘甲醛(Pyc)分子通过超分子作用π-π堆积在氧化石墨烯(GO)表面形成稳定的复合纳米片,使得Pyc分子更好的分散在GO表面,改善了Pyc分子自身的π-π堆叠。与紧密堆积的多环芳烃纳米regulatory bioanalysis晶相比,Pyc@GO显著降低了内滤效应和减少了非活性发光体,实现了强的ECL发射。另一方面,APE1作用后的发夹作为引发剂以激活可循环级联放大系统,通过催化发夹自组装(Catalytic hairpin assembly,CHA)与DNAzyme裂解的协同交叉催化,从而提高信号放大能力。因此,该ECL生物检测平台实现了对APE1活性的超灵敏检测,线性范围为10~(-8)～10~(-2) U/m L,检测限为4.6×10~(-9) U/m L。因此,所开发的策略为ECL技术在生物分析中的应用提供了新的思路和方法。3.Pyc@γ-CD超分子微纳材料作为ECL发光体结合AND逻辑门系统实现对双重肿瘤标志物检测的研究邻位触及电路的信号传递主要依赖于蛋白结合引起的结构变化。然而,亲和探针的立足点通常以单链的形式暴露其中,其非特异性结合会导致出现假阳性结果。基于此,本研究设计了由双重目标物触发的发夹锁式邻位触及电路,结合芘甲醛@γ-环糊精(Pyc@γ-CD)超分子微纳材料作为ECL发光体,构建了基于双输入调节单输出ECL信号的“AND”逻辑门系统,用于双重肿瘤标志物的检测。良好的发夹锁有效抑制了电路的信号泄露,降低了背景信号,提高了对靶标检测的灵敏度和准确度。另一方面,得益于主客体识别效应,Pyc分子在特定的微/纳米空间中有序组装,使得所合成的Pyc@γ-CD超分子微纳材料有效地限制了发光分子的振动和旋转,抑制非辐射弛豫,实现显著增强的ECL响应。因此,所构建的ECL传感器为双重肿瘤标志物的高效灵敏检测提供了新的思路和方向,该策略有望在肿瘤细胞的筛选区分和准确诊断中发挥重要作用。