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        用于電化學(xué)發(fā)光檢測的RuSiO2的制備

        2014-03-21 07:42:40張娜寧保安彭媛崔建升高志賢
        食品研究與開發(fā) 2014年18期
        關(guān)鍵詞:聯(lián)吡啶透射電鏡電化學(xué)

        張娜,寧保安,彭媛,崔建升,高志賢,*

        (1.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所,天津300050;2.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊050000)

        用于電化學(xué)發(fā)光檢測的RuSiO2的制備

        張娜1,寧保安1,彭媛1,崔建升2,高志賢1,*

        (1.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所,天津300050;2.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊050000)

        電化學(xué)發(fā)光標(biāo)記探針在醫(yī)療診斷、環(huán)境分析、食品安全監(jiān)測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。三聯(lián)吡啶釕是目前應(yīng)用最廣泛的發(fā)光試劑之一。利用反相微乳液法制備RuSiO2納米顆粒,用TEM(透射電鏡)進行了表征,直徑在50 nm左右,粒徑均一。通過與TPA的共反應(yīng)檢測其發(fā)光強度,信號良好。

        電化學(xué)發(fā)光;反相微乳液法;RuSiO2納米顆粒

        電化學(xué)發(fā)光(Electrochemiluminescence,簡稱ECL),是將電化學(xué)分析技術(shù)與化學(xué)發(fā)光結(jié)合起來的一種新型的檢測技術(shù)[1]。其本質(zhì)是在一定電位的激發(fā)下,在電極表面生成一些中間體,這些中間體或者互相發(fā)生反應(yīng)或者與體系中其他組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并產(chǎn)生光輻射現(xiàn)象,產(chǎn)生的光子用光電倍增管等光學(xué)儀器接收并轉(zhuǎn)化為發(fā)光光譜,從而達到對物質(zhì)進行痕量分析的目的。此技術(shù)將電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光技術(shù)的優(yōu)點很好的結(jié)合到一起,具有令靈敏度高、重現(xiàn)性好、可控性和選擇性好、檢出限低及儀器簡單等優(yōu)點[2]。

        三聯(lián)吡啶釕〔Ru(bpy)32+〕及其衍生物是金屬配合物ECL試劑中應(yīng)用最廣泛的一類,具有以下優(yōu)點:線性范圍寬;可以循環(huán)利用、發(fā)光強度高、時間長、容易測定[3];反應(yīng)所需的時間短;靈敏度高,能達到10-9mol/L水平;試劑穩(wěn)定性好,2℃~5℃可保持一年以上。RuSiO2納米顆粒是常用于生物樣品電化學(xué)發(fā)光檢測時的標(biāo)記物,他不僅保留了三聯(lián)吡啶釕良好的發(fā)光特性,而且可以根據(jù)實驗需要在SiO2表面修飾不同的活性基團(如:-NH2-COOH等)用于核酸、DNA、蛋白質(zhì)等生物樣品的檢測[4]。

        1 材料與方法

        1.1 儀器與試劑

        LK5100電化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng):天津蘭力科化學(xué)電子高科技有限公司;三電極系統(tǒng):工作電極為玻碳電極,對電極為鉑絲電極,參比電極為Ag/AgCl(飽和KCl)電極;AL204電子天平:梅特勒-托利多上海有限公司;磁力攪拌器:北京金北德工有限公司;透射電子顯微鏡:日立。

        三聯(lián)吡啶氯化釕,Triton X-100,TPA,正硅酸乙酯(TEOS),3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)(美國Sigma公司);環(huán)己烷,正己醇,氨水:天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

        蒸餾水由實驗室自行制備。

        1.2 方法

        1.2.1 RuSiO2納米顆粒的制備

        環(huán)己烷(7.5 mL),正己醇(1.8 mL),Triton X-100(1.5mL),三聯(lián)吡啶釕水溶液(0.5mL),加入到洗凈的錐形瓶中攪拌至溶液變?yōu)槌吻?,再加入TEOS(0.15mL),氨水(0.5mL)后在磁力攪拌器上遮光攪拌24 h。反應(yīng)結(jié)束后,首先用無水乙醇清洗兩次,棄去上清,下層沉淀再用蒸餾水清洗兩次,最后將下層沉淀分散在10mL的蒸餾水中,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.2 氨基化修飾的RuSiO2納米顆粒的制備

        取上述制備好的RuSiO2納米顆粒2mL,加入0.25mL的APTES室溫下攪拌4 h后,離心,將下層沉淀用蒸餾水清洗兩次后分散到PBS溶液中,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        2 條件的優(yōu)化

        TEOS用量及三聯(lián)吡啶釕濃度的優(yōu)化

        TEOS的用量與RuSiO2納米顆粒粒徑的大小有光,隨著TEOS用量的增加,RuSiO2納米顆粒的粒徑會逐漸增大,但并不是粒徑越大實驗效果越好,故根據(jù)實驗需要及查閱相關(guān)文獻最終確定體系中TEOS的加入量為0.15mL,此實驗條件下得到的RuSiO2納米顆粒粒徑為50 nm左右,滿足實驗需要。

        體系中三聯(lián)吡啶釕的濃度影響RuSiO2納米顆粒的ECL信號的強弱,隨著三聯(lián)吡啶釕濃度的增大,RuSiO2納米顆粒的ECL信號會逐漸增強,當(dāng)三聯(lián)吡啶釕濃度為0.5M時,得到的RuSiO2納米顆粒的ECL信號已經(jīng)能夠滿足后續(xù)實驗要求,綜合各方面考慮,確定0.5M作為反應(yīng)體系中三聯(lián)吡啶釕水溶液的最佳濃度。

        3 結(jié)果

        3.1 透射電鏡表征結(jié)果

        透射電鏡表征結(jié)果如圖1、圖2。

        由圖1可以看出,實驗制備的RuSiO2納米顆粒的粒徑均一,直徑在50 nm左右,分散性好。

        由圖2可以看出,用APTES對RuSiO2納米顆粒進行氨基化修飾以后,可以看到RuSiO2納米顆粒粒徑幾乎沒有變化。

        圖1 RuSiO2納米顆粒透射電鏡圖Fig.1 TEMiMageof RuSiO2

        圖2 氨基化的RuSiO2納米顆粒透射電鏡圖Fig.2 TEMiMageof RuSiO2-NH2

        3.2 ECL檢測

        通過Ru(bpy)32+/TPA的ECL原理對制備的RuSiO2納米顆粒及氨基化修飾以后的RuSiO2納米顆粒的ECL信號進行了檢測,并與單純的三聯(lián)吡啶釕的ECL信號進行對比,結(jié)果如圖3所示。

        圖3 Ru(bpy)32+,RuSiO2及RuSiO2-NH2與TPA共反應(yīng)時的ECL信號Fig.3 The ECL intensity of Ru(bpy)32+,RuSiO2and RuSiO2-NH2reaction w ith TPA

        由Ru(bpy)32+,RuSiO2及RuSiO2-NH2與TPA共反應(yīng)時的ECL的對比圖可以看出,在TPA濃度及用量相同的條件下,Ru(bpy)32+,RuSiO2及RuSiO2-NH2的ECL信號呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,RuSiO2-NH2的ECL信號降到2 000 a.u.左右,但已滿足實驗的需要。

        4 結(jié)論

        制備了可用于生物樣品檢測的RuSiO2-NH2納米顆粒,通過TEM對其表面結(jié)構(gòu)及粒徑的表征可知其粒徑均一,分散性好;通過ECL檢測可知其ECL信號良好,可以滿足實驗需要。

        [1]Mark MRichter.Electrochemiluminescence(ECL).Electrochemiluminescence[J].CheMRev,2004,104(6):3003-3036

        [2]李云輝,王春燕,等.電化學(xué)發(fā)光[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:55-57

        [3]Andrew W Knight.A review of recent trends in analytical applications of electrogenerated chemiluminescence[J].TrAC Trends in Anal.Chem,1999,18(1):47-62

        [4]Xia Yang,Ruo Yuan,Yaqin Chai,et al.Ru(bpy)32+-doped silica nanoparticles labeling for a sandwich-type electrochemiluminescence immunosensor[J].Biosensors and Bioelectronics,2010,25:1851-1855

        Preparation of RuSiO2Used for ElectrocheMical LuMinescence Detection

        ZHANGNa1,2,NINGBao-an1,PENGYuan1,CUIJan-sheng2,GAOZhi-xian1,*
        (1.Tianjin Key Laboratory ofRisk Assessmentand Control Technology for Environmentand Food Safety,InstituteofHealth and EnvironmentMedicine,Tianjin 300050,China;2.CollegeofEnvironmental Scienceand Engineering,HebeiUniversity ofScienceand Technology,Shijiazhuang050000,Hebei,China)

        The electrochemical luminescence probe have a wide range of applications in medical diagnosis,environmentalanalysis,food safetymonitoringand other fields.Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)(Ru(bpy)32+)is one of themostwidely used luminescent reagents.This experiment was prepared RuSiO2nanoparticles by reverse microemulsion method,characterized by using TEM(transmission electron microscope),spherical nanoparticals with a size of approximate 50 nMwere obtained,particle size uniform.It has a good signal by reactionwith the TPA testthe luminousintensity.

        electrochemiluminescence;water/oil(W/O)microemulsionmethod;Ru(phen)32+-Doped Silica Nanoparticles

        10.3969/j.issn.1005-6521.2014.18.002

        2014-09-15

        張娜(1989—),女(漢),在讀碩士研究生,研究方向:生物傳感器。

        *通信作者

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