1、第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .功能化 在电化学发光传感的研究进展闫娜莹（西安石油大学化学化工学院，陕西 西安）摘 要：金属有机框架（，）作为一种新型多孔材料，由无机金属节点和有机配体组成。脱氧核糖核酸（）功能化 结合了 和 两者的优点，可以制作成优秀的生物传感器。首先，介绍了 和 在用于电化学发光的检测的生物传感器中的作用。其次，说明了 与 之间进行连接的方式。然后，简述了 功能化 制作的传感器在检测离子、小分子、蛋白质、核酸等方面的应用。最后，讨论了该类传感器的前景和挑战。关键词：金属有机框架；脱氧核糖核酸；电化学发光；传感器中图分类号：文献标志码：文章编号：（）作者简介：闫娜莹（）
2、，女，硕士，主要从事纳米材料和分析检测方向。（，）：，（）.（）.，.：；作为电化学技术的一个分支，电化学发光（，）具有快速的检测时间、低标本检测用量等特点。的基本原理是在电极表面发生电化学和化学发光反应后，产生高能的电子转移，形成激发态发光。根据一般反应机制大致分为两大类：湮灭型 和共反应物型。功能化金属有机框架生物传感器主要采用了共反应物型，通过发光体与共反应物发生氧化或还原反应，产生激发态的中间体的物质，从而产生发光。金属有机框架（，）由金属节点和有机配体组成，也称为配位聚合物。因其具有大表面积和高孔隙率，常被用于作为一些物质的载体平台。在传感、生物医学等领域有广泛应用。具有可编程，特异
3、性识别等优点，被应用于传感器系统中。在单链 两端修饰上具有特殊功能的物质，可以实现传感器的某种作用。可以被核酸酶切断，从而可以将检测物远离传感器。功能化 结合了 和 两者的优点，提高了传感器的可行性。在这篇综述中，首先介绍了 和 在 功能化的 构建的生物传感器所起到的作用，又说明了 与 的连接方式，然后介绍 功能化 在检测离子、小分子、蛋白质、核酸、外泌体、癌细胞等方面的应用，最后说明了前景与挑战。与 在传感器中的作用.的作用（）作为发光体。如有孔洞的 可以作为阴极发光材料，并通过掺杂 纳米粒子催化增强共反应器的还原反应。（）加载发光体。发光体可以加载到 的表面和孔隙中，增加检测的 发射强度。
4、常用的发光体有钌化合物、鲁米诺、量子点、聚集诱导发光物质等，均可以通过不同方式加载到不同的 上。（）作为共反应物。在 生物传感体系中，共振能量转移（，）机理常被用于降低 信号。发光体在激发态时，将能量转移到受体后返回基态，而不是以辐射能的方式释放出来。在此机制中既可以作为受体，也可以作为供体。（）消耗共反应物中间体。的中心金属粒子可以与共反应物中间体相互作用，减少其与发光体发生氧化还原反应，降低 信号。（）法拉第笼。可以作为法拉第笼制备生物传感 广 州 化 工 年 月器。将发光体、捕获单元和检测物包裹在 修饰的 形成的法拉第笼内，信号单元中的所有发光团都参与电极反应，可以增强检测的灵敏度。.的
5、作用（）识别检测物。适配体对其靶标具有高亲和力，可以与靶标紧密结合，并且具有反应速度快、可反复使用等优点。适配体的靶标广泛，例如蛋白质、氨基酸、无机离子和药物等。（）循环检测。由不同检测物适配体的互补 连接成环状，再利用金属粒子与发光体间的 和表面等离子体共振（，）的转换分别降低和增强 信号，实现多种检测物的循环检测。（）负载猝灭剂。在 的一端连接二茂铁（），会猝灭发光，在传感器中一般用于制造低背景信号。（）转换检测物。在 上连接检测物的抗体，检测物识别后，再通过核酸外切酶进行选择性裁切出特定的目标 片段，即可以将检测物质转换为目标（）。与 的连接方式.共价键 与 间可以直接利用配位共价键连接
6、。与 连接使用最多的共价键是 键，形成过程利用酰胺反应，即含有羧基的 和一端修饰氨基的，通过添加乙基（二甲基氨丙基）碳化二亚胺和 羧基琥珀酰亚胺缩合剂，先活化羧基，然后与胺反应得到酰胺共价键。.吸 附 与 通过其他作用力吸附连接。例如，一端修饰聚合物，聚合物再通过静电吸附在 上。适配体可以通过 堆积作用连接合成 探针。外包裹一层检测物，通过检测物与适配体的特异性识别作用连接。传感器在电化学中的应用.检测离子和胸腺嘧啶脱氧核苷酸通过特异性结合形成 结构，和聚鸟嘌呤脱氧核苷酸形成 四链体。等利用这种特性设计了一种检测这两种重金属离子的传感器。重金属离子与核苷酸形成的结构，改变发光体与金属纳米离子间
7、的距离，从而改变 信号。可以增强 酶的活性，使得双链 解链。等人设计了三种嘌呤发光体（）利用 催化 酶活性使得 双链解链，添加发卡 与解链中的未被破坏的单链进行杂交。会嵌入到双链中，检测 信号。.检测小分子 和 拥有强 作用，可以增强 信号。同时当其距离发光体很近时，会产生 作用，降低 信号。等利用环状 改变 和 与发光体的距离，即利用 与 作用，设计了多检测性的循环检测传感器。等只利用 作用设计了一种单检测传感器。该传感器利用 到 的 作用。等将 作为受体，当添加检测物后，双链解链，远离电极，信号上升。发光体与 间利用不同连接策略，建立一种高背景信号的 生物传感器。等利用 键加载马拉硫磷适配
8、体，合成发光探针。等设计了一种同时检测两种农药的传感器。添加检测物后，与适配体结合，发光探针远离电极，信号降低。等将苝衍生物作为发光计与铜基金属有机框架联用，合成优秀的 信号器。等通过 堆积作用，将检测物适配体加载到 上。利用适配体能够阻断电子转移，改变 实现检测。.检测蛋白质（）检测物适配体直接识别。在 上修饰适配体，直接添加检测物后，观察 信号变化。等设计了一种检测淀粉样 蛋白传感器。在有无检测物的情况下，可以分别在 和 处检测到高 信号。等制备了两种用于检测 突触核蛋白低聚物的 传感器。两种传感器都是“”信号实现检测，但传感器 有更宽的检测域，传感器 的制备更简单。等设计了一种卟啉 鲁米
9、诺竞争机制，以提供一种用于 的双信号比率传感器。在有无检测物情况下，阴极与阳极产生两种相反状态的发光信号。等设计了检测物尿嘧啶 糖基化酶的传感器。利用了酶与适配体的识别作用和 的猝灭作用。（）检测物转换为目标。利用抗体识别作用和诱导 链置换，将检测物转换为。等报道了一种检测粘蛋白的传感器。他们使用溶剂辅助配体方法合成高度稳定的介孔发光功能化，在 存在的情况下，一端连接 发夹 打开，添加核酸内切酶后，远离电极，信号升高。（）矩阵配位诱导电化学发光。等首先利用发卡 和核酸外切酶将目标检测蛋白转换成 探针（）。将聚集诱导发光体加载到 上，添加 和核酸外切酶后，与 杂交并且部分 链断裂，远离发光体，信
10、号升高。（）设计发光体。通过设计不同类型的发光体，如锌原卟啉、量子点、层状发光体等，增强 发射信号。等将两对能量供受体添加到量子点中。既缩短了能量传递距离，也增加了量子点的局部浓度，构建了灵敏的 探针。等报道了一种利用锌原卟啉 作为 信号装置，检测凝血酶的生物传感器。等将 作为共反应加速器，提高 信号。等将共反应物和发光体加载到 上，合成复合物。利用核酸外切酶和 改变 信号。等使用 层状结构 作为 信号器，将聚丙烯酸和 插入 中，以增加表面积和导电性。（）中空。利用水热蚀刻方法制造的中空，既保留了 的原有优势，又表现了很多优点。等设计了一种空心分层，它既增加了发光体的负载量，也有利于其在框架内
11、的电子传递。（）。与 块状 相比，有更容易获得修饰位点、缩短电子传输距离等特点。等采用 加载发光体合成复合物。再利用抗体的识别作用，改变 信号。等将发光体加载到 上，再利用 键修饰适配体，合成发光探针。同时，他们也设计了一种聚集诱导发光复合物作为信号标签，将信号标签修饰到电极上，再利用 键将捕获探针修饰到信号标签上，可以检测到高 信号。（）“双脚”。将检测物质利用发起 转换为中间双链两端单链的“双脚”。等利用催化发夹自组装将检测物转换为 探针（）。添加 后，会通过第 卷第 期闫娜莹：功能化 在电化学发光传感的研究进展 碱基互补配对连接到电极上的单链 上。添加核酸外切酶和氯化血红素后，阻碍电子转
12、移，信号降低。等利用适配体和蛋白的特异性识别制作双足行走分子机。当添加分子机后，部分 双链解链，再利用 降低 信号。.检测核苷酸微小（）常被用于作为肿瘤分子检测的生物标志物。等将（）封装到 中合成 作为发光体。等利用螯合作用制备 复合物，再 表面修饰链霉亲和素合成发光探针。等利用 对特定 的破坏作用，改变 信号。等利用 消耗共反应物中间体，导致 信号改变，合成检测 的生物传感器。将 作为法拉第笼，同时具有 发光器的功能。用于对法拉第笼的固定，同时具有检测的功能。等设计了一种检测 的法拉第笼生物传感器。捕获探针部分与 杂交，其余部分与 上的信号 连接，形成法拉第笼形状。他们还利用同一概念，设计了
13、同时检测两种 的法拉第笼生物传感器。.检测外泌体前列腺特异性抗原（）是检测前列腺癌最重要的生物标志物。等设计了一种检测 的传感器。由于探针 对发光体 有猝灭作用，导致阴极上 信号降低。利用 可以加 载 较 多 聚 集 诱 导 发 光 物 质（，）而具有更高的 信号。等利用这一概念设计了一种 复合物作为传感器的发光体。由于 通过配位键限制 配体的分子内运动和缩短反应路径，所以 可以表现出优异的 性能。.检测癌细胞在癌细胞中，端粒酶不随细胞分裂而失活。所以将端粒酶认为是细胞癌变的生物标志物。等利用端粒酶和脱氧核糖核苷三磷酸会在 纳米粒子表面形成重复核苷酸序列的功能，并在添加发卡 和核酸外切酶后，将
14、端粒酶活性信号转换成 信号。其检测限为 个海拉细胞。.三磷酸腺苷（，）水平与生物系统的紊乱和功能障碍密切相关。等设计了一种利用纳米表面能量转移（，）策略测定 的生物传感器。将量子点与铁基 利用透明质酸连接到电极上，再添加一端修饰 的适配体，通过碱基互补配对，导致 接近量子点产生 作用，从而检测到低背景信号。当添加检测物 后，双链解链，信号升高。结 语回顾了基于 功能化 传感器在电化学发光检测方法上的生物应用的最新进展。的元素组成和结构的可变性，的可编程、特异性，使得将 与 结合使用下，构造的生物传感器具有高灵敏度和高特异性。然而，为了获得更高效、更稳定的生物传感器，仍面临一些挑战。首先，的结构
15、和形态会影响传感器的性能。而且，大部分 的水稳定性都不是很好。因此，需要设计水稳定性好，结构稳固的。还需要增强 功能化 在复杂环境下的稳定性。例如，在全血环境下，血液中包含各种核酸酶，可能会对 或适配体进行切割，导致传感器失去作用。总体来说，功能化 传感器在许多方面仍有广泛前景。参考文献 .（）.，（）：.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.（）.，：.，.：.，：.，.（）.，：.，.，（）：.，.（）.，（）：.，.（）.，：.，.：，：.，.，（）：.，.，：.，.，（）：.，.广 州 化 工 年 月，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.：.，（）：.，.，（）：.，.：，：.，.，：.，.，（）：.，.，：.，.（）.，（）：.，.，：.，.，（）：.，.，（）：.，.：，：.，.（）：.，：.，.（）.，（）：.，.：，：.，.（）（）（）.，（）：.，.：，：.，.（）.：，：.，.，：.，.，：.，.，：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，：.