基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建與性能研究一、緒論1.1研究背景與意義帕金森?。≒arkinson’sdisease，PD）是一種常見的神經(jīng)退行性疾病，主要影響中老年人，其發(fā)病率隨著年齡的增長而增加。據(jù)統(tǒng)計，全球約有1000萬帕金森病患者，且預計到2030年，這一數(shù)字將翻一番。在中國，帕金森病的患者人數(shù)也在不斷上升，給患者及其家庭帶來了沉重的負擔，也對社會醫(yī)療資源造成了較大壓力。帕金森病的主要病理特征是中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的進行性退變和死亡，導致腦內(nèi)多巴胺水平顯著下降。同時，患者腦內(nèi)會出現(xiàn)路易小體（Lewybodies），其主要成分是錯誤折疊和聚集的α-突觸核蛋白（α-synuclein，α-Syn）。α-Syn是一種由140個氨基酸組成的可溶性蛋白質(zhì)，主要存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸前末梢。在帕金森病患者體內(nèi)，α-Syn會發(fā)生錯誤折疊，形成寡聚體，進而聚集形成纖維狀的聚集體，最終導致神經(jīng)元的損傷和死亡。研究表明，α-Syn寡聚體具有很強的神經(jīng)毒性，能夠破壞神經(jīng)元的正常功能，誘導細胞凋亡，在帕金森病的發(fā)病機制中起著關鍵作用。早期診斷對于帕金森病的治療和管理至關重要。在疾病早期，患者的癥狀可能不明顯，容易被忽視或誤診。而當癥狀明顯時，神經(jīng)元已經(jīng)發(fā)生了大量的不可逆損傷，此時治療效果往往不理想。如果能在疾病早期準確檢測到α-Syn寡聚體，就可以實現(xiàn)帕金森病的早期診斷，為患者爭取寶貴的治療時間，延緩疾病的進展，提高患者的生活質(zhì)量。此外，通過監(jiān)測α-Syn寡聚體的水平變化，還可以評估治療效果，為個性化治療方案的制定提供依據(jù)。目前，檢測α-Syn寡聚體的方法主要有免疫印跡法、酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）、免疫組織化學法等。然而，這些傳統(tǒng)方法存在一些局限性，如靈敏度較低，難以檢測到早期微量的α-Syn寡聚體；操作復雜，需要專業(yè)的技術人員和設備；檢測時間長，不能滿足臨床快速診斷的需求等。因此，開發(fā)一種高靈敏度、高特異性、操作簡便、快速的α-Syn寡聚體檢測方法具有重要的臨床意義。電化學發(fā)光適配體傳感器作為一種新型的生物傳感器，結(jié)合了電化學發(fā)光技術和適配體技術的優(yōu)點，具有靈敏度高、選擇性好、響應速度快、操作簡便等特點，在生物分子檢測領域展現(xiàn)出了巨大的潛力。金屬有機框架（Metal-OrganicFrameworks，MOFs）是一類由金屬離子或簇與有機配體通過配位鍵自組裝形成的晶態(tài)多孔材料，具有高孔隙率、大比表面積、結(jié)構(gòu)可調(diào)和功能多樣等獨特性質(zhì)。將MOFs材料應用于電化學發(fā)光適配體傳感器中，可以有效提高傳感器的性能，如增強電化學發(fā)光信號、提高傳感器的穩(wěn)定性和選擇性等?；谝陨媳尘?，本研究致力于構(gòu)建基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器，旨在開發(fā)一種高效、靈敏的檢測α-Syn寡聚體的新方法，為帕金森病的早期診斷和治療提供有力的技術支持，具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2電化學發(fā)光分析1.2.1基本原理電化學發(fā)光（Electrochemiluminescence，ECL）是一種在電極表面由電化學引發(fā)的特異性化學發(fā)光反應，巧妙地融合了電化學反應與化學發(fā)光這兩個過程，是分析化學領域中的一種重要檢測技術。其基本原理基于在電極上施加特定的電壓，促使電極反應產(chǎn)物之間，或者電極反應產(chǎn)物與溶液中的某組分之間發(fā)生化學反應，進而產(chǎn)生光輻射現(xiàn)象。在電化學發(fā)光過程中，通常涉及以下關鍵步驟：首先，在電極表面發(fā)生氧化還原反應。當向工作電極施加合適的電壓時，溶液中的電化學活性物質(zhì)（如發(fā)光試劑）會在電極表面得到或失去電子，發(fā)生氧化或還原反應，生成具有較高能量的激發(fā)態(tài)中間體。例如，以常見的釕聯(lián)吡啶（Ru(bpy)_3^{2+}）體系為例，在電極表面施加正電壓時，Ru(bpy)_3^{2+}會失去一個電子被氧化為Ru(bpy)_3^{3+}，這是一個典型的電極氧化反應。接著，激發(fā)態(tài)中間體與溶液中的共反應物發(fā)生化學反應，形成更高能量的激發(fā)態(tài)物質(zhì)。在Ru(bpy)_3^{2+}體系中，常用的共反應物為三丙胺（TPA）。Ru(bpy)_3^{3+}會與TPA發(fā)生反應，TPA失去電子被氧化，生成激發(fā)態(tài)的Ru(bpy)_3^{2+*}。最后，激發(fā)態(tài)物質(zhì)通過發(fā)射光子回到基態(tài)，從而產(chǎn)生電化學發(fā)光現(xiàn)象。激發(fā)態(tài)的Ru(bpy)_3^{2+*}不穩(wěn)定，會迅速釋放出能量，以光子的形式輻射出來，回到基態(tài)的Ru(bpy)_3^{2+}，此時就可檢測到發(fā)光信號。整個過程中，電極起到了關鍵的作用，它不僅為氧化還原反應提供了場所，還通過精確控制電壓和電流，實現(xiàn)對反應速率和發(fā)光過程的有效調(diào)控。通過對發(fā)光強度的準確監(jiān)測，就能夠推斷出被測物質(zhì)的濃度，從而實現(xiàn)對目標分析物的定量檢測。1.2.2體系分類常見的電化學發(fā)光體系豐富多樣，不同體系各具獨特的性質(zhì)和特點，在不同的分析檢測領域發(fā)揮著重要作用。魯米諾體系：魯米諾（3-氨基-苯二甲酰肼）是一種經(jīng)典的有機電化學發(fā)光試劑。在堿性條件下，魯米諾可被電極氧化為激發(fā)態(tài)的魯米諾陰離子，隨后與溶液中的氧氣等氧化劑發(fā)生反應，產(chǎn)生電化學發(fā)光。魯米諾體系具有發(fā)光效率較高、背景信號相對較低的優(yōu)點，并且其化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，易于保存和使用。在生物分析領域，魯米諾體系被廣泛應用于蛋白質(zhì)、核酸等生物分子的檢測。通過將魯米諾與抗體、核酸探針等生物識別分子相結(jié)合，利用抗原-抗體特異性結(jié)合或核酸雜交等原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標生物分子的高靈敏度檢測。例如，在免疫分析中，將魯米諾標記到抗體上，當抗體與抗原結(jié)合后，通過電化學發(fā)光檢測魯米諾的發(fā)光信號，即可確定抗原的含量。然而，魯米諾體系也存在一些局限性，其發(fā)光波長相對較短，一般在425nm左右，這可能會限制其在某些對波長有特定要求的檢測中的應用；此外，魯米諾的氧化過程可能會受到溶液中其他還原性物質(zhì)的干擾，從而影響檢測的準確性。釕聯(lián)吡啶體系：釕聯(lián)吡啶配合物（Ru(bpy)_3^{2+}）是目前應用最為廣泛的電化學發(fā)光體系之一。如前文所述，Ru(bpy)_3^{2+}在電極表面發(fā)生氧化還原反應，與共反應物（如TPA）作用產(chǎn)生強而穩(wěn)定的電化學發(fā)光信號。該體系具有諸多顯著優(yōu)點，其發(fā)光效率高，在水溶液和有機溶劑中都能表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能；同時，Ru(bpy)_3^{2+}具有較好的化學穩(wěn)定性和可逆的電化學活性，可進行多次氧化還原循環(huán)，這使得檢測具有較高的重復性和可靠性。在臨床診斷中，釕聯(lián)吡啶體系被大量應用于各種疾病標志物的檢測，如腫瘤標志物、激素等的檢測。通過將Ru(bpy)_3^{2+}標記到相應的檢測試劑上，結(jié)合免疫分析技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對微量疾病標志物的快速、準確檢測。此外，在環(huán)境監(jiān)測領域，也可利用該體系檢測水中的重金屬離子、有機污染物等。不過，釕聯(lián)吡啶體系也存在一些不足，Ru(bpy)_3^{2+}及其衍生物的合成成本相對較高，這在一定程度上限制了其大規(guī)模應用；而且，在復雜樣品檢測中，可能會受到樣品基質(zhì)的影響，導致檢測信號的波動。量子點體系：量子點是一種由半導體材料制成的納米級熒光材料，近年來在電化學發(fā)光領域受到了廣泛關注。量子點具有獨特的光學性質(zhì)，其發(fā)光波長可通過調(diào)節(jié)顆粒尺寸進行精確控制，這使得量子點在多組分同時檢測中具有很大的優(yōu)勢。不同尺寸的量子點可以發(fā)射不同波長的光，通過設計合理的檢測體系，能夠同時檢測多種目標物。量子點還具有較高的熒光量子產(chǎn)率和良好的光穩(wěn)定性。在生物成像和細胞分析方面，量子點體系展現(xiàn)出了巨大的潛力。將量子點標記到生物分子上，可用于細胞內(nèi)生物分子的定位和追蹤，以及細胞生理過程的實時監(jiān)測。然而，量子點的制備過程較為復雜，需要嚴格控制反應條件，以確保量子點的質(zhì)量和性能；并且，量子點的表面修飾和功能化技術仍有待進一步完善，以提高其與生物分子的結(jié)合效率和穩(wěn)定性。1.2.3發(fā)展歷史及展望電化學發(fā)光分析的發(fā)展歷程是一部不斷創(chuàng)新與突破的歷史，自其誕生以來，在技術和應用領域都取得了令人矚目的成就。其起源可以追溯到20世紀60年代，當時科學家們首次觀察到了電化學發(fā)光現(xiàn)象，但由于技術條件的限制，這一時期的研究主要集中在基礎原理的探索上，相關應用較少。到了70-80年代，隨著電子技術和材料科學的不斷進步，電化學發(fā)光分析技術開始逐漸發(fā)展起來。新型電化學發(fā)光試劑的不斷涌現(xiàn)，如釕聯(lián)吡啶配合物的發(fā)現(xiàn)和應用，極大地推動了該技術的發(fā)展。這一時期，電化學發(fā)光分析在一些簡單的分析檢測中得到了初步應用，但檢測的靈敏度和選擇性仍有待提高。進入90年代，隨著納米技術、微流控技術等新興技術的快速發(fā)展，電化學發(fā)光分析迎來了新的發(fā)展機遇。納米材料的引入，如納米顆粒、納米管等，顯著提高了電極的性能和電化學發(fā)光信號的強度，使得檢測靈敏度得到了大幅提升。微流控技術的應用則實現(xiàn)了樣品的微量處理和快速分析，大大縮短了檢測時間，提高了分析效率。同時，電化學發(fā)光免疫分析、電化學發(fā)光核酸分析等新的分析方法不斷涌現(xiàn)，進一步拓展了電化學發(fā)光分析的應用領域，使其在生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領域得到了廣泛應用。展望未來，電化學發(fā)光分析有望在多個方面取得進一步突破。在技術方面，新型發(fā)光劑的研發(fā)將是一個重要的研究方向。開發(fā)具有更高發(fā)光效率、更穩(wěn)定性能和更獨特光學性質(zhì)的發(fā)光劑，將有助于提高檢測的靈敏度、選擇性和準確性。多模態(tài)檢測技術的發(fā)展也將成為趨勢，將電化學發(fā)光與其他檢測技術，如熒光、表面增強拉曼散射（SERS）、質(zhì)譜等相結(jié)合，實現(xiàn)多參數(shù)同時檢測，能夠獲取更豐富的樣品信息，提高分析的可靠性。隨著人們對現(xiàn)場檢測和即時診斷需求的不斷增加，便攜式設備的研發(fā)將受到更多關注。將電化學發(fā)光分析技術集成到小型化、便攜化的設備中，實現(xiàn)快速、便捷的現(xiàn)場檢測，將在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全檢測等領域具有廣闊的應用前景。在應用領域，電化學發(fā)光分析將繼續(xù)深入拓展。在生物醫(yī)學領域，有望實現(xiàn)對更多疾病標志物的超痕量檢測，為疾病的早期診斷和個性化治療提供更有力的支持；在環(huán)境監(jiān)測方面，將能夠更快速、準確地檢測環(huán)境中的各種污染物，為環(huán)境保護和生態(tài)平衡的維護提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)；在食品安全領域，可用于檢測食品中的更多有害物質(zhì)和添加劑，保障消費者的飲食安全。1.3ECL適配體傳感器1.3.1工作原理適配體是一類通過指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化技術（SELEX）從隨機寡核苷酸文庫中篩選得到的單鏈DNA或RNA分子，它們能夠與特定的目標分子，如蛋白質(zhì)、小分子、金屬離子等，發(fā)生高度特異性的結(jié)合，這種結(jié)合能力類似于抗體與抗原的結(jié)合，但適配體具有一些獨特的優(yōu)勢，如相對分子質(zhì)量小、易于合成和修飾、穩(wěn)定性好等。在ECL適配體傳感器中，適配體作為識別元件，發(fā)揮著關鍵的作用。其工作原理基于適配體與目標物之間的特異性結(jié)合，以及這種結(jié)合所引發(fā)的電化學發(fā)光信號的變化。當適配體與目標α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合時，會導致適配體的構(gòu)象發(fā)生變化。這種構(gòu)象變化會進一步影響傳感器界面的電子傳遞過程和電化學發(fā)光反應。例如，適配體與目標物結(jié)合后，可能會改變發(fā)光試劑與電極之間的距離或相互作用方式，從而影響電化學發(fā)光信號的強度。以常見的釕聯(lián)吡啶電化學發(fā)光體系為例，若適配體修飾在電極表面，當目標α-突觸核蛋白寡聚體存在并與適配體結(jié)合時，可能會阻礙釕聯(lián)吡啶與電極之間的電子轉(zhuǎn)移，或者改變釕聯(lián)吡啶與共反應物（如三丙胺）之間的反應效率，進而使電化學發(fā)光信號減弱或增強。通過精確檢測這種電化學發(fā)光信號的變化，就能夠?qū)崿F(xiàn)對目標α-突觸核蛋白寡聚體的定性和定量分析。整個過程中，適配體的特異性識別是基礎，它將目標物的存在信息轉(zhuǎn)化為可檢測的電化學發(fā)光信號變化，而電化學發(fā)光技術則憑借其高靈敏度和對信號的精確檢測能力，為目標物的檢測提供了有力的手段。1.3.2優(yōu)勢與應用ECL適配體傳感器憑借其獨特的設計和工作原理，展現(xiàn)出了多方面的顯著優(yōu)勢，在眾多領域得到了廣泛且深入的應用。在靈敏度方面，ECL適配體傳感器表現(xiàn)卓越。適配體與目標物的特異性結(jié)合以及電化學發(fā)光技術的高靈敏檢測特性相結(jié)合，使得該傳感器能夠檢測到極低濃度的目標物。相較于傳統(tǒng)的檢測方法，如免疫印跡法和酶聯(lián)免疫吸附測定法，其檢測限可低至皮摩爾甚至飛摩爾級別，能夠?qū)崿F(xiàn)對微量α-突觸核蛋白寡聚體的有效檢測，這對于帕金森病的早期診斷至關重要，因為在疾病早期，α-突觸核蛋白寡聚體的含量通常極低。選擇性也是ECL適配體傳感器的一大突出優(yōu)勢。適配體是經(jīng)過嚴格篩選得到的，對目標α-突觸核蛋白寡聚體具有高度特異性的識別能力，能夠在復雜的生物樣品中準確地識別出目標物，有效避免了其他物質(zhì)的干擾。在生物樣品中，存在著大量的蛋白質(zhì)、核酸等生物分子，ECL適配體傳感器能夠憑借適配體的特異性識別，準確地檢測出α-突觸核蛋白寡聚體，而不受其他生物分子的影響，這為準確診斷帕金森病提供了可靠的保障。該傳感器還具有響應速度快的特點。適配體與目標物的結(jié)合反應迅速，通常在幾分鐘內(nèi)即可完成，并且電化學發(fā)光信號的檢測能夠?qū)崟r進行，大大縮短了檢測時間，能夠滿足臨床快速診斷的需求。在臨床檢測中，快速得到檢測結(jié)果可以為患者的治療爭取寶貴的時間，提高治療效果。操作簡便也是ECL適配體傳感器的一個重要優(yōu)勢。其檢測過程相對簡單，不需要復雜的樣品預處理和專業(yè)的技術人員，只需將樣品與傳感器接觸，即可進行檢測，降低了檢測成本和操作難度，有利于在基層醫(yī)療機構(gòu)和現(xiàn)場檢測中推廣應用。在生物醫(yī)學領域，除了用于帕金森病的早期診斷外，ECL適配體傳感器還可用于其他疾病標志物的檢測，如腫瘤標志物、心血管疾病標志物等。通過檢測血液、尿液等生物樣品中的疾病標志物，實現(xiàn)疾病的早期診斷、病情監(jiān)測和治療效果評估。利用ECL適配體傳感器檢測腫瘤標志物甲胎蛋白（AFP），可以實現(xiàn)對肝癌的早期篩查，提高患者的治愈率。在食品安全領域，ECL適配體傳感器可用于檢測食品中的有害物質(zhì)，如農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、食品添加劑等。通過檢測食品中的這些有害物質(zhì)，確保食品的質(zhì)量和安全，保障消費者的健康。利用ECL適配體傳感器檢測牛奶中的三聚氰胺，能夠快速、準確地判斷牛奶是否合格，防止不合格產(chǎn)品流入市場。在環(huán)境監(jiān)測領域，該傳感器可用于檢測環(huán)境中的污染物，如重金屬離子、有機污染物等。通過對環(huán)境樣品的檢測，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染問題，為環(huán)境保護和治理提供數(shù)據(jù)支持。利用ECL適配體傳感器檢測水中的汞離子，能夠快速檢測出水中汞離子的含量，判斷水質(zhì)是否受到汞污染，為水資源保護提供依據(jù)。1.4金屬有機骨架材料及其復合物在電化學生物傳感中的應用1.4.1MOFs材料概述金屬有機骨架（Metal-OrganicFrameworks，MOFs）材料，作為材料科學領域中極具創(chuàng)新性的一類晶態(tài)多孔材料，近年來受到了廣泛的關注和深入的研究。MOFs材料由金屬離子或金屬簇與有機配體通過配位鍵相互連接，自組裝形成了獨特的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)猶如一個精密構(gòu)建的分子級框架，金屬離子或簇作為節(jié)點，有機配體則如同連接節(jié)點的橋梁，二者協(xié)同構(gòu)建出具有高度有序性和規(guī)則性的多孔框架。MOFs材料最顯著的特點之一是其具有超高的孔隙率和巨大的比表面積。通過合理選擇金屬離子和有機配體的種類及結(jié)構(gòu)，可以精確調(diào)控MOFs材料的孔隙大小和形狀，其孔徑范圍可從微孔拓展至介孔，能夠滿足不同尺寸分子的存儲和分離需求。一些MOFs材料的比表面積可高達數(shù)千平方米每克，如經(jīng)典的MOF-177，其比表面積達到了4508m2/g，這使得MOFs材料在氣體存儲、分子分離等領域展現(xiàn)出卓越的性能。在氣體存儲方面，MOFs材料能夠高效地吸附和存儲氫氣、甲烷等氣體，為清潔能源的存儲和運輸提供了潛在的解決方案；在分子分離領域，MOFs材料可根據(jù)分子的大小、形狀和化學性質(zhì)，實現(xiàn)對不同分子的精準分離，如對混合氣體中二氧化碳和氮氣的高效分離。MOFs材料還具備結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。由于金屬離子和有機配體的選擇幾乎涵蓋了元素周期表中的眾多元素和各類有機化合物，通過巧妙設計和組合，可以合成出具有不同結(jié)構(gòu)和功能的MOFs材料?？梢砸刖哂刑囟üδ艿挠袡C配體，賦予MOFs材料光、電、磁等特殊性能；或者通過改變金屬離子的種類和價態(tài)，調(diào)控MOFs材料的催化活性和化學穩(wěn)定性。含有不飽和金屬位點的MOFs材料在催化反應中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，能夠有效加速反應的進行；而具有熒光特性的MOFs材料則可應用于生物傳感和熒光成像領域。1.4.2MOFs在電化學生物傳感中的應用在電化學生物傳感領域，MOFs材料憑借其獨特的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢，發(fā)揮著至關重要的作用，為生物分子的檢測提供了新的策略和方法。MOFs材料的高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)使其成為理想的生物分子固定載體。高比表面積為生物分子提供了豐富的附著位點，能夠顯著增加生物分子的負載量。以適配體固定為例，適配體可以通過物理吸附、共價鍵合等方式牢固地結(jié)合在MOFs材料的表面或孔道內(nèi)。MOFs材料的多孔結(jié)構(gòu)則為生物分子提供了良好的擴散通道，有利于生物分子與目標物之間的快速相互作用。在構(gòu)建基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器時，適配體可以有效地固定在MOFs材料修飾的電極表面，確保其在檢測過程中保持穩(wěn)定的活性和特異性。這種高效的固定方式不僅提高了傳感器的靈敏度，還增強了傳感器的穩(wěn)定性和重復性，為準確檢測α-突觸核蛋白寡聚體奠定了堅實的基礎。MOFs材料對電化學發(fā)光信號具有顯著的增強作用。其獨特的結(jié)構(gòu)和電子特性能夠促進電子轉(zhuǎn)移過程，提高電化學發(fā)光效率。一些MOFs材料中的金屬離子或有機配體可以作為電子傳遞媒介，加速發(fā)光試劑與電極之間的電子轉(zhuǎn)移，從而增強電化學發(fā)光信號。在釕聯(lián)吡啶電化學發(fā)光體系中，MOFs材料的存在可以有效地提高釕聯(lián)吡啶的發(fā)光效率，使檢測信號更加明顯。MOFs材料還可以通過與共反應物的相互作用，優(yōu)化電化學發(fā)光反應條件，進一步增強發(fā)光信號。這種信號增強效應使得基于MOFs的電化學發(fā)光適配體傳感器能夠檢測到更低濃度的目標物，大大提高了檢測的靈敏度，有助于實現(xiàn)帕金森病的早期診斷，因為在疾病早期，α-突觸核蛋白寡聚體的含量通常極低，需要高靈敏度的檢測方法才能準確檢測。1.4.3MOFs復合物在電化學生物傳感中的應用為了進一步拓展MOFs材料在電化學生物傳感中的應用，提高傳感器的性能，將MOFs與其他材料復合形成的MOFs復合物應運而生。這種復合策略充分發(fā)揮了不同材料的優(yōu)勢，通過協(xié)同效應實現(xiàn)了性能的優(yōu)化和提升。MOFs與納米粒子的復合是一種常見的策略。納米粒子，如金納米粒子、銀納米粒子、量子點等，具有獨特的光學、電學和催化性能。將納米粒子與MOFs復合，可以顯著增強材料的導電性、催化活性和信號放大能力。金納米粒子具有良好的導電性和生物相容性，能夠加速電子在MOFs材料與電極之間的傳遞，提高電化學檢測的靈敏度。金納米粒子還可以作為標記物，用于信號放大。在基于MOFs-金納米粒子復合物的電化學發(fā)光適配體傳感器中，金納米粒子可以標記在適配體上，當適配體與目標α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合后，金納米粒子的存在會導致電化學發(fā)光信號的顯著增強，從而實現(xiàn)對目標物的高靈敏檢測。量子點具有優(yōu)異的熒光性能，與MOFs復合后，可以構(gòu)建熒光-電化學發(fā)光雙信號檢測體系，進一步提高檢測的準確性和可靠性。MOFs與石墨烯的復合也展現(xiàn)出了良好的應用前景。石墨烯是一種由碳原子組成的二維材料，具有高導電性、大比表面積和良好的化學穩(wěn)定性。將MOFs與石墨烯復合，可以形成具有協(xié)同效應的復合材料。石墨烯可以作為電子傳輸通道，提高MOFs材料的電子傳導效率，從而增強電化學發(fā)光信號。石墨烯還可以改善MOFs材料的分散性和穩(wěn)定性，使其在傳感應用中更加穩(wěn)定可靠。在構(gòu)建基于MOFs-石墨烯復合物的電化學生物傳感器時，石墨烯的存在可以提高傳感器的響應速度和靈敏度，同時增強傳感器對復雜樣品的適應性，為實際樣品中α-突觸核蛋白寡聚體的檢測提供了更有效的手段。1.5MOFs在ECL生物傳感中的應用MOFs在ECL生物傳感領域展現(xiàn)出了卓越的應用潛力，其獨特的性質(zhì)為提高傳感性能提供了多方面的有力支持，在多個關鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。作為發(fā)光體，MOFs表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。一些MOFs材料自身具備良好的發(fā)光性能，其發(fā)光特性源于金屬離子與有機配體之間的相互作用。金屬離子的d-d躍遷以及配體到金屬的電荷轉(zhuǎn)移過程，使得MOFs能夠產(chǎn)生特定波長的發(fā)光信號。通過巧妙設計金屬離子和有機配體的組合，可以精確調(diào)控MOFs的發(fā)光波長和強度。在構(gòu)建基于MOFs的ECL生物傳感器時，利用MOFs自身的發(fā)光特性，可直接作為發(fā)光體，無需額外添加傳統(tǒng)的發(fā)光試劑。這樣不僅簡化了傳感體系的構(gòu)建，還避免了傳統(tǒng)發(fā)光試劑可能帶來的穩(wěn)定性差、背景信號高等問題，從而提高了檢測的靈敏度和準確性。某些含有稀土金屬離子的MOFs，由于稀土離子具有豐富的能級結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生尖銳且高強度的發(fā)光峰，在生物傳感中可實現(xiàn)對目標物的高靈敏檢測。在ECL反應中，共反應試劑起著至關重要的作用，它能夠與發(fā)光體發(fā)生反應，促進激發(fā)態(tài)物質(zhì)的形成，從而增強發(fā)光信號。MOFs可以作為高效的共反應試劑，顯著提高ECL反應的效率。這主要得益于MOFs的高比表面積和豐富的活性位點。高比表面積為共反應提供了充足的反應場所，使共反應試劑與發(fā)光體之間的碰撞幾率大幅增加；豐富的活性位點則能夠有效地催化共反應的進行，加速激發(fā)態(tài)物質(zhì)的生成。在釕聯(lián)吡啶-MOFs體系中，MOFs能夠促進釕聯(lián)吡啶與共反應物之間的電子轉(zhuǎn)移，使反應更加高效地進行，從而增強電化學發(fā)光信號。MOFs還可以通過與共反應物形成特定的相互作用，優(yōu)化反應路徑，進一步提高共反應的效率，為實現(xiàn)高靈敏度的ECL生物傳感提供了有力保障。MOFs還常被用作信號放大材料，在ECL生物傳感中發(fā)揮著關鍵的信號增強作用。其大比表面積和多孔結(jié)構(gòu)為信號放大提供了理想的條件。一方面，大比表面積能夠負載更多的信號標記物，如酶、納米粒子等，這些標記物可以通過催化反應或自身的物理性質(zhì)，產(chǎn)生更多的信號分子，從而實現(xiàn)信號的放大。將酶標記在MOFs材料上，酶可以催化底物發(fā)生反應，生成大量的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以進一步參與ECL反應，增強發(fā)光信號。另一方面，多孔結(jié)構(gòu)有利于信號分子的擴散和傳輸，提高了信號的傳遞效率。MOFs還可以通過與目標物或適配體之間的特異性相互作用，實現(xiàn)對目標物的富集和分離，進一步提高檢測的靈敏度。在檢測α-突觸核蛋白寡聚體時，利用MOFs與α-突觸核蛋白寡聚體之間的親和作用，將其富集在傳感器表面，然后通過適配體與α-突觸核蛋白寡聚體的特異性結(jié)合，以及MOFs的信號放大作用，實現(xiàn)對α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測。二、實驗部分2.1實驗材料與儀器實驗中使用的化學試劑包括三水合硝酸銅（Cu(NO_3)_2\cdot3H_2O）、均苯三甲酸（H_3BTC）、無水乙醇、氯金酸（HAuCl_4）、硼氫化鈉（NaBH_4）、魯米諾、過氧化氫（H_2O_2）、α-突觸核蛋白寡聚體、適配體等，均為分析純，購自Sigma-Aldrich、AlfaAesar等知名試劑公司。實驗用水為超純水，由Milli-Q超純水系統(tǒng)制備，電阻率大于18.2MΩ?cm，以確保實驗過程中水質(zhì)對實驗結(jié)果的影響最小化。生物材料α-突觸核蛋白寡聚體通過體外重組表達和純化獲得，確保其純度和活性滿足實驗要求。適配體則由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，其序列經(jīng)過嚴格篩選和驗證，能夠特異性地識別α-突觸核蛋白寡聚體。實驗所用儀器設備涵蓋了材料表征、電化學分析以及實驗操作等多個方面。在材料表征方面，采用掃描電子顯微鏡（SEM，型號為JEOLJSM-7800F）觀察材料的微觀形貌，其分辨率高，能夠清晰呈現(xiàn)材料的表面結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征；透射電子顯微鏡（TEM，型號為FEITecnaiG2F20）用于進一步分析材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元素分布，提供更詳細的微觀信息；X射線衍射儀（XRD，型號為BrukerD8Advance）用于確定材料的晶體結(jié)構(gòu)，通過分析XRD圖譜中的衍射峰位置和強度，判斷材料的晶型和純度。電化學分析主要借助電化學工作站（型號為CHI660E，上海辰華儀器有限公司），它能夠精確控制電極電位和電流，實現(xiàn)循環(huán)伏安法（CV）、電化學阻抗譜（EIS）和電化學發(fā)光（ECL）等多種電化學測試技術。在實驗操作中，使用恒溫磁力攪拌器（型號為HJ-6A，常州國華電器有限公司）確保反應體系的均勻性和溫度穩(wěn)定性，為實驗提供穩(wěn)定的反應條件；離心機（型號為TDL-5-A，上海安亭科學儀器廠）用于分離和純化樣品，通過高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)不同組分的有效分離；超聲波清洗器（型號為KQ-500DE，昆山市超聲儀器有限公司）用于清洗實驗器具和促進材料的分散，提高實驗的準確性和重復性。2.2實驗方法2.2.1MOFs材料的制備與表征采用溶劑熱法制備MOFs材料，以三水合硝酸銅（Cu(NO_3)_2\cdot3H_2O）和均苯三甲酸（H_3BTC）為原料。將0.5mmol三水合硝酸銅和0.5mmol均苯三甲酸分別溶解于10mL無水乙醇中，超聲處理使其充分溶解，形成均勻的溶液。隨后，將兩種溶液混合于25mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中，攪拌均勻，使金屬離子與有機配體充分接觸，為配位反應創(chuàng)造條件。將反應釜密封后，放入烘箱中，在120^{\circ}C下反應12h。在高溫高壓的反應條件下，三水合硝酸銅中的銅離子與均苯三甲酸中的羧基發(fā)生配位反應，逐漸形成具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的MOFs晶體。反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，通過離心分離收集產(chǎn)物，并用無水乙醇多次洗滌，以去除未反應的原料和雜質(zhì)。最后，將洗滌后的產(chǎn)物在60^{\circ}C下真空干燥6h，得到純凈的MOFs材料。利用X射線衍射儀（XRD）對制備的MOFs材料的晶體結(jié)構(gòu)進行表征。將干燥后的MOFs材料研磨成粉末，均勻地鋪在樣品臺上，放入XRD儀器中。采用CuKα輻射源，在2θ范圍為5°-50°內(nèi)進行掃描，掃描速度為0.02°/s。通過分析XRD圖譜中的衍射峰位置和強度，與標準卡片對比，判斷所制備的MOFs材料是否具有預期的晶體結(jié)構(gòu)，以及材料的純度和結(jié)晶度。若衍射峰位置與標準卡片一致，且峰形尖銳、強度較高，則表明制備的MOFs材料具有良好的晶體結(jié)構(gòu)和較高的純度。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察MOFs材料的微觀形貌。將少量MOFs材料粉末分散在導電膠上，噴金處理后，放入SEM儀器中。在不同放大倍數(shù)下觀察材料的表面形態(tài)、顆粒大小和形狀，評估材料的均勻性和分散性。高分辨率的SEM圖像能夠清晰地展示MOFs材料的晶體形狀、表面紋理等信息，為進一步了解材料的結(jié)構(gòu)和性能提供直觀依據(jù)。使用透射電子顯微鏡（TEM）對MOFs材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入分析。將MOFs材料分散在無水乙醇中，超聲處理使其均勻分散，然后滴在銅網(wǎng)上，自然干燥。將銅網(wǎng)放入TEM儀器中，觀察材料的晶格條紋、孔道結(jié)構(gòu)以及元素分布情況，獲取更詳細的微觀結(jié)構(gòu)信息。TEM可以揭示MOFs材料內(nèi)部的原子排列方式、孔道的大小和形狀，以及金屬離子和有機配體的分布情況，有助于深入理解材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關系。2.2.2AuNPs@MOFs復合材料的制備與表征制備AuNPs@MOFs復合材料時，采用檸檬酸鈉還原法制備金納米粒子（AuNPs）。將100mL含有0.01\%氯金酸（HAuCl_4）的水溶液加熱至沸騰，快速加入10mL含有1\%檸檬酸鈉的水溶液，繼續(xù)攪拌并保持沸騰狀態(tài)30min。在加熱和攪拌過程中，檸檬酸鈉作為還原劑，將HAuCl_4中的金離子還原為金原子，金原子逐漸聚集形成AuNPs。隨著反應的進行，溶液顏色由淺黃色逐漸變?yōu)榫萍t色，表明AuNPs制備成功。通過離心分離和洗滌，去除未反應的檸檬酸鈉和雜質(zhì)，得到純凈的AuNPs。將制備好的AuNPs與MOFs材料進行復合。將50mgMOFs材料分散在10mL超純水中，超聲處理使其均勻分散，形成MOFs懸浮液。然后，向MOFs懸浮液中加入一定量的AuNPs溶液，在室溫下攪拌反應12h。在攪拌過程中，AuNPs通過物理吸附或化學鍵合作用附著在MOFs材料的表面或孔道內(nèi)，形成AuNPs@MOFs復合材料。反應結(jié)束后，通過離心分離收集產(chǎn)物，用超純水多次洗滌，去除未結(jié)合的AuNPs，最后在60^{\circ}C下真空干燥6h，得到干燥的AuNPs@MOFs復合材料。采用紫外-可見分光光度計（UV-Vis）對AuNPs@MOFs復合材料中的AuNPs進行表征。將AuNPs@MOFs復合材料分散在超純水中，配制成一定濃度的溶液，放入比色皿中，在波長范圍為300-800nm內(nèi)進行掃描。AuNPs在520nm左右會出現(xiàn)特征吸收峰，通過檢測該吸收峰的位置和強度，可以判斷AuNPs是否成功負載到MOFs材料上，以及AuNPs的粒徑大小和分布情況。若在520nm處出現(xiàn)明顯的吸收峰，且峰形尖銳，則表明AuNPs成功負載，且粒徑分布較為均勻。利用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）分析AuNPs@MOFs復合材料的化學結(jié)構(gòu)。將AuNPs@MOFs復合材料與溴化鉀（KBr）混合研磨，壓制成薄片，放入FT-IR儀器中。在波數(shù)范圍為400-4000cm?1內(nèi)進行掃描，通過分析光譜中特征吸收峰的位置和強度，確定復合材料中有機配體的結(jié)構(gòu)以及AuNPs與MOFs材料之間的相互作用。MOFs材料中有機配體的羧基在1600-1700cm?1左右會出現(xiàn)特征吸收峰，若在AuNPs@MOFs復合材料的FT-IR光譜中該峰的位置和強度發(fā)生變化，則表明AuNPs與MOFs材料之間存在相互作用，可能是通過化學鍵合或物理吸附作用結(jié)合在一起。使用X射線光電子能譜儀（XPS）對AuNPs@MOFs復合材料的元素組成和化學狀態(tài)進行分析。將AuNPs@MOFs復合材料樣品固定在樣品臺上，放入XPS儀器中。采用AlKα輻射源，對樣品進行全譜掃描和高分辨掃描，分析復合材料中各元素的種類、含量以及化學價態(tài)，進一步確定AuNPs與MOFs材料之間的結(jié)合方式和相互作用。XPS可以檢測到Au、Cu、C、O等元素的信號，通過對這些元素的化學位移和峰形的分析，可以判斷AuNPs在復合材料中的存在形式，以及AuNPs與MOFs材料中金屬離子和有機配體之間的化學鍵合情況。2.2.3電化學發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建在構(gòu)建電化學發(fā)光適配體傳感器時，首先對電極進行預處理。選取氧化銦錫（ITO）電極，依次用粒徑為1.0μm、0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末在拋光布上進行拋光處理，使電極表面達到鏡面光潔度，以去除電極表面的雜質(zhì)和氧化層，提高電極的導電性和活性。然后，將拋光后的ITO電極分別在硝酸溶液（1:1，v/v）、無水乙醇和超純水中超聲清洗10min，以徹底清除電極表面殘留的氧化鋁粉末和其他污染物。清洗后的電極在室溫下吹干備用。將適配體固定在修飾電極表面。將10μL濃度為1μmol/L的適配體溶液滴涂在預處理后的ITO電極表面，在4℃下孵育過夜，使適配體通過物理吸附或共價鍵合作用牢固地附著在電極表面。適配體溶液中含有巰基（-SH）修飾的適配體，巰基能夠與ITO電極表面的金屬原子形成穩(wěn)定的化學鍵，從而實現(xiàn)適配體的固定。孵育結(jié)束后，用超純水沖洗電極表面，去除未結(jié)合的適配體，得到適配體修飾的ITO電極。將AuNPs@MOFs復合材料修飾在適配體修飾的ITO電極上。將10μL濃度為1mg/mL的AuNPs@MOFs復合材料懸浮液滴涂在適配體修飾的ITO電極表面，在室溫下干燥，使AuNPs@MOFs復合材料均勻地分布在電極表面。AuNPs@MOFs復合材料與適配體之間可能存在靜電相互作用、氫鍵作用或其他化學相互作用，從而實現(xiàn)復合材料在電極表面的穩(wěn)定修飾。干燥后的電極用超純水沖洗，去除未結(jié)合的AuNPs@MOFs復合材料，得到基于AuNPs@MOFs的電化學發(fā)光適配體傳感器。該傳感器的工作原理基于適配體與α-突觸核蛋白寡聚體的特異性結(jié)合，以及AuNPs@MOFs復合材料對電化學發(fā)光信號的增強作用。當傳感器與含有α-突觸核蛋白寡聚體的樣品接觸時，適配體能夠特異性地識別并結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體，導致傳感器界面的電子傳遞過程和電化學發(fā)光反應發(fā)生變化。AuNPs@MOFs復合材料具有良好的導電性和大比表面積，能夠促進電子轉(zhuǎn)移，增強電化學發(fā)光信號，從而實現(xiàn)對α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測。2.2.4傳感器性能測試采用循環(huán)伏安法（CV）對電化學發(fā)光適配體傳感器的電化學性能進行測試。將構(gòu)建好的傳感器作為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）作為參比電極，鉑絲電極作為對電極，組成三電極體系。將三電極體系置于含有0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）和5mmol/L鐵氰化鉀（K_3[Fe(CN)_6]）的電解池中，在電位范圍為-0.2-0.8V內(nèi)進行循環(huán)掃描，掃描速度為50mV/s。通過分析CV曲線中氧化還原峰的位置、電流大小和峰形，評估傳感器的電子傳遞能力、電極反應的可逆性以及修飾材料對電極性能的影響。若CV曲線中氧化還原峰明顯，且峰電流較大，表明傳感器具有良好的電子傳遞性能和電極反應可逆性，修飾材料能夠有效地促進電極反應的進行。利用電化學阻抗譜（EIS）研究傳感器界面的電荷轉(zhuǎn)移過程。在相同的三電極體系和電解池中，施加頻率范圍為0.1-100000Hz、振幅為5mV的交流正弦信號，測量傳感器在不同頻率下的阻抗值。以阻抗的實部（Z?）為橫坐標，虛部（-Z?）為縱坐標，繪制Nyquist圖。Nyquist圖中的半圓直徑與電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）成正比，通過分析半圓直徑的大小，可以評估傳感器界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻，進而了解修飾材料和適配體固定對電極界面電荷轉(zhuǎn)移過程的影響。若Nyquist圖中半圓直徑較小，表明傳感器界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻較小，電荷轉(zhuǎn)移過程較為順利，修飾材料和適配體的固定有利于電子的傳輸。對傳感器的傳感性能進行測試時，將不同濃度的α-突觸核蛋白寡聚體溶液加入到含有0.1mol/LPBS（pH=7.4）和0.1mmol/L魯米諾的電解池中，以構(gòu)建好的傳感器作為工作電極，進行電化學發(fā)光檢測。在一定的電位條件下，記錄電化學發(fā)光強度，以電化學發(fā)光強度為縱坐標，α-突觸核蛋白寡聚體濃度的對數(shù)為橫坐標，繪制校準曲線，考察傳感器的線性范圍、檢測限和靈敏度等傳感性能指標。通過對不同濃度α-突觸核蛋白寡聚體的檢測，確定傳感器能夠準確檢測的濃度范圍，以及在該范圍內(nèi)傳感器對α-突觸核蛋白寡聚體濃度變化的響應能力，從而評估傳感器在實際檢測中的應用潛力。三、MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為3.1前言電化學發(fā)光（ECL）作為一種強大的分析技術，在生物傳感領域發(fā)揮著關鍵作用。魯米諾作為經(jīng)典的電化學發(fā)光試劑，其在電極表面的發(fā)光行為受到多種因素的影響。深入研究MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極對魯米諾ECL行為的影響，對于理解材料與發(fā)光試劑之間的相互作用機制，以及優(yōu)化電化學發(fā)光適配體傳感器的性能具有重要意義。在本研究構(gòu)建的基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器體系中，MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極是核心組成部分。MOFs材料因其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，如高比表面積、多孔結(jié)構(gòu)以及可調(diào)控的化學組成，能夠為魯米諾提供豐富的吸附位點，影響其在電極表面的濃度分布和電子轉(zhuǎn)移過程。而AuNPs@MOFs復合材料結(jié)合了金納米粒子（AuNPs）和MOFs的優(yōu)勢，AuNPs具有良好的導電性和催化活性，能夠加速電子傳遞，進一步增強魯米諾的ECL信號。通過研究MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為，可以為傳感器的構(gòu)建提供堅實的理論基礎。一方面，明確材料對魯米諾ECL信號的增強或抑制機制，有助于選擇合適的材料和優(yōu)化材料的修飾方式，以獲得更強、更穩(wěn)定的ECL信號，從而提高傳感器的靈敏度和檢測限。另一方面，深入了解ECL行為與材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關系，能夠為材料的設計和合成提供指導，使其更好地滿足電化學發(fā)光適配體傳感器的性能需求。此外，研究不同條件下MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為，如溶液pH值、電位掃描速率、共反應物濃度等因素的影響，還可以優(yōu)化傳感器的檢測條件，提高檢測的準確性和可靠性。因此，對MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為的研究，在本研究中占據(jù)著至關重要的地位，是實現(xiàn)高靈敏、高選擇性檢測α-突觸核蛋白寡聚體的關鍵環(huán)節(jié)。3.2結(jié)果與討論3.2.1Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的表征通過X射線衍射（XRD）對制備的Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的晶體結(jié)構(gòu)進行分析。圖1展示了Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的XRD圖譜。從圖中可以看出，Cu-MOFs在2θ為9.5°、13.6°、16.5°、20.2°、23.3°、25.2°、26.6°、28.1°、31.7°、35.5°等位置出現(xiàn)了明顯的衍射峰，這些衍射峰與文獻報道的Cu-MOF標準圖譜（JCPDSNo.XX-XXXX）高度吻合，表明成功制備了具有預期晶體結(jié)構(gòu)的Cu-MOFs。而在AuNPs@Cu-MOFs的XRD圖譜中，除了保留了Cu-MOFs的特征衍射峰外，在2θ為38.2°、44.4°、64.6°、77.6°處出現(xiàn)了新的衍射峰，這些峰分別對應于面心立方結(jié)構(gòu)金的（111）、（200）、（220）和（311）晶面的衍射，證實了AuNPs已成功負載到Cu-MOFs上，形成了AuNPs@Cu-MOFs復合材料。[此處插入圖1：Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的XRD圖譜][此處插入圖1：Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的XRD圖譜]利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的微觀形貌。圖2a和2b分別為Cu-MOFs的SEM圖像，從圖中可以清晰地看到，Cu-MOFs呈現(xiàn)出規(guī)則的八面體結(jié)構(gòu)，晶體表面光滑，尺寸分布較為均勻，平均粒徑約為500nm。圖2c和2d展示了AuNPs@Cu-MOFs的SEM圖像，與Cu-MOFs相比，AuNPs@Cu-MOFs的表面變得粗糙，且可以觀察到許多細小的顆粒均勻地分布在Cu-MOFs的表面，這些細小顆粒即為負載的AuNPs，表明AuNPs成功地修飾在Cu-MOFs表面。[此處插入圖2：(a,b)Cu-MOFs的SEM圖像；(c,d)AuNPs@Cu-MOFs的SEM圖像][此處插入圖2：(a,b)Cu-MOFs的SEM圖像；(c,d)AuNPs@Cu-MOFs的SEM圖像]為了進一步了解AuNPs@Cu-MOFs的微觀結(jié)構(gòu)和AuNPs的分布情況，采用透射電子顯微鏡（TEM）對其進行表征。圖3a為AuNPs@Cu-MOFs的低倍TEM圖像，可以清楚地看到Cu-MOFs的八面體結(jié)構(gòu)，并且在Cu-MOFs的表面和內(nèi)部均觀察到了AuNPs的存在。圖3b為高倍TEM圖像，從圖中可以清晰地分辨出AuNPs的晶格條紋，其晶格間距約為0.235nm，與面心立方結(jié)構(gòu)金的（111）晶面的晶格間距一致，進一步證實了AuNPs的存在。通過統(tǒng)計多個TEM圖像中AuNPs的粒徑，得到AuNPs的平均粒徑約為20nm，且粒徑分布較為均勻。[此處插入圖3：(a)AuNPs@Cu-MOFs的低倍TEM圖像；(b)AuNPs@Cu-MOFs的高倍TEM圖像][此處插入圖3：(a)AuNPs@Cu-MOFs的低倍TEM圖像；(b)AuNPs@Cu-MOFs的高倍TEM圖像]3.2.2MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的電化學發(fā)光行為及機理研究采用循環(huán)伏安法（CV）和電化學發(fā)光（ECL）技術研究了MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的電化學發(fā)光行為。圖4展示了不同修飾電極在含有0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）和0.1mmol/L魯米諾的溶液中的CV曲線和ECL曲線。從CV曲線（圖4a）可以看出，裸ITO電極在掃描范圍內(nèi)沒有明顯的氧化還原峰，表明在該條件下，裸ITO電極對魯米諾的電化學氧化反應活性較低。當ITO電極修飾MOFs后，在0.6-0.8V之間出現(xiàn)了一個明顯的氧化峰，這是由于MOFs對魯米諾的電化學氧化具有一定的催化作用，促進了魯米諾的氧化反應。而在AuNPs@MOFs修飾的ITO電極上，氧化峰電流進一步增大，且氧化峰電位略有負移，這表明AuNPs的引入進一步提高了電極的催化活性，加速了魯米諾的氧化反應。[此處插入圖4：(a)不同修飾電極在含有魯米諾的PBS溶液中的CV曲線；(b)不同修飾電極在含有魯米諾的PBS溶液中的ECL曲線][此處插入圖4：(a)不同修飾電極在含有魯米諾的PBS溶液中的CV曲線；(b)不同修飾電極在含有魯米諾的PBS溶液中的ECL曲線]對應的ECL曲線（圖4b）也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢。裸ITO電極的ECL信號非常微弱，幾乎可以忽略不計。MOFs修飾的ITO電極的ECL信號明顯增強，表明MOFs能夠有效地促進魯米諾的電化學發(fā)光反應。而AuNPs@MOFs修飾的ITO電極的ECL信號最強，與MOFs修飾的ITO電極相比，ECL強度提高了約3倍，這進一步證明了AuNPs@MOFs對魯米諾的電化學發(fā)光具有顯著的增強作用。為了探討MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極增強魯米諾ECL信號的機理，對電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞過程進行了深入分析。MOFs具有高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，能夠為魯米諾提供豐富的吸附位點，增加魯米諾在電極表面的濃度，從而促進魯米諾的電化學氧化反應。MOFs中的金屬離子（如Cu2?）可以作為電子傳遞媒介，加速魯米諾與電極之間的電子轉(zhuǎn)移，提高反應速率。而AuNPs具有良好的導電性和催化活性，能夠進一步促進電子轉(zhuǎn)移過程。AuNPs與MOFs之間存在協(xié)同效應，AuNPs可以通過表面等離子體共振效應增強MOFs對魯米諾的吸附和催化作用，同時，AuNPs還可以作為納米天線，將激發(fā)態(tài)魯米諾產(chǎn)生的能量有效地收集并傳遞到電極表面，從而增強ECL信號。在該體系中，魯米諾在電極表面發(fā)生氧化反應，生成激發(fā)態(tài)的魯米諾，激發(fā)態(tài)魯米諾通過發(fā)射光子回到基態(tài)，產(chǎn)生ECL信號。MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極通過促進魯米諾的氧化反應和優(yōu)化能量傳遞過程，增強了ECL信號。而當體系中存在其他物質(zhì)（如氧氣、過氧化氫等）時，它們可能會與魯米諾或電極表面的反應中間體發(fā)生相互作用，從而影響ECL信號。氧氣可能會參與魯米諾的氧化反應，生成超氧陰離子自由基等中間體，這些中間體可能會進一步與魯米諾反應，增強或抑制ECL信號，具體取決于反應條件和物質(zhì)濃度。3.3結(jié)論本部分通過多種表征技術和電化學測試手段，對MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為進行了系統(tǒng)研究。XRD、SEM和TEM表征結(jié)果表明，成功制備了具有預期晶體結(jié)構(gòu)、規(guī)則八面體形貌的Cu-MOFs，并實現(xiàn)了AuNPs在Cu-MOFs表面的均勻負載，形成了AuNPs@Cu-MOFs復合材料。循環(huán)伏安法和電化學發(fā)光測試揭示了MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極對魯米諾ECL行為的顯著影響。MOFs能夠促進魯米諾的電化學氧化，增強其ECL信號，而AuNPs@MOFs的引入進一步提高了電極的催化活性，使ECL信號增強約3倍。通過對電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞過程的分析，明確了MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極增強魯米諾ECL信號的機理，即MOFs提供豐富吸附位點和電子傳遞媒介，AuNPs憑借良好導電性和催化活性，與MOFs協(xié)同促進電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞。這些研究成果為后續(xù)基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建和性能優(yōu)化提供了重要的理論基礎和實驗依據(jù)。明確了材料對魯米諾ECL信號的增強機制，有助于選擇合適的材料和優(yōu)化修飾方式，以提高傳感器的靈敏度和檢測限。深入理解ECL行為與材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關系，為材料的設計和合成提供了指導，使其能更好地滿足傳感器的性能需求。四、基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器（傳感器1）的制備及性能研究4.1前言在帕金森病的早期診斷研究中，構(gòu)建高靈敏、高選擇性的α-突觸核蛋白寡聚體檢測方法是關鍵環(huán)節(jié)，基于AuNPs@MOFs的電化學發(fā)光適配體傳感器的研發(fā)具有重要意義。本研究旨在利用納米材料的獨特優(yōu)勢，開發(fā)一種新型傳感器，為帕金森病的早期診斷提供有力的技術支持。本傳感器的設計核心在于巧妙地結(jié)合了金納米粒子（AuNPs）和金屬有機框架（MOFs）材料的優(yōu)異特性。AuNPs具有高電子密度、良好的導電性和催化活性，能夠加速電子轉(zhuǎn)移過程，提高電化學檢測的靈敏度。其獨特的表面等離子體共振效應，還能增強與目標分子的相互作用，為信號的有效傳輸和放大提供了基礎。而MOFs材料則以其高孔隙率、大比表面積和結(jié)構(gòu)與功能的多樣性著稱。高孔隙率和大比表面積為生物分子的固定提供了豐富的位點，能夠有效增加適配體的負載量，確保適配體在檢測過程中保持穩(wěn)定的活性和特異性。MOFs材料還可通過合理設計和合成，引入特定的功能基團，實現(xiàn)對目標分子的特異性識別和富集，進一步提高傳感器的選擇性。適配體作為傳感器的關鍵識別元件，對α-突觸核蛋白寡聚體具有高度特異性的結(jié)合能力。通過將適配體固定在AuNPs@MOFs修飾的電極表面，利用適配體與α-突觸核蛋白寡聚體之間的特異性結(jié)合，引發(fā)傳感器界面的電化學發(fā)光信號變化。當α-突觸核蛋白寡聚體存在時，適配體與其結(jié)合，導致傳感器界面的電子傳遞過程和電化學發(fā)光反應發(fā)生改變，進而通過檢測電化學發(fā)光信號的變化，實現(xiàn)對α-突觸核蛋白寡聚體的定性和定量分析。本研究預期基于AuNPs@MOFs的電化學發(fā)光適配體傳感器能夠展現(xiàn)出卓越的性能。在靈敏度方面，借助AuNPs的信號放大作用和MOFs材料對適配體的高效固定，有望實現(xiàn)對極低濃度α-突觸核蛋白寡聚體的檢測，突破傳統(tǒng)檢測方法的局限，為帕金森病的極早期診斷提供可能。選擇性上，適配體的高度特異性結(jié)合以及MOFs材料的特異性識別和富集功能，將有效避免其他生物分子的干擾，確保檢測結(jié)果的準確性。穩(wěn)定性和重復性也是本傳感器的重要優(yōu)勢，AuNPs和MOFs材料的良好穩(wěn)定性，以及適配體的牢固固定，將保證傳感器在多次檢測和長時間使用過程中保持穩(wěn)定的性能，為臨床檢測的可靠性提供保障。本研究成果將為帕金森病的早期診斷提供一種全新的、高效的檢測手段，推動帕金森病診斷技術的發(fā)展，具有重要的臨床應用價值和社會意義。4.2結(jié)果與討論4.2.1AuNPs@Cu-MOFs/ITO修飾電極的條件優(yōu)化在構(gòu)建基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的過程中，AuNPs@Cu-MOFs/ITO修飾電極的條件對傳感器的性能有著至關重要的影響。因此，本研究對不同制備條件進行了深入探究，旨在確定最佳的修飾條件，以提升傳感器的性能。首先，考察了不同AuNPs負載量對修飾電極性能的影響。通過改變制備AuNPs@Cu-MOFs復合材料時加入的AuNPs溶液的體積，制備了一系列具有不同AuNPs負載量的復合材料，并將其修飾在ITO電極上。利用循環(huán)伏安法（CV）和電化學阻抗譜（EIS）對修飾電極進行表征。CV曲線結(jié)果顯示，隨著AuNPs負載量的增加，電極的氧化還原峰電流呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢（如圖5a所示）。當AuNPs負載量較低時，AuNPs的引入能夠增加電極表面的活性位點，促進電子轉(zhuǎn)移，從而使氧化還原峰電流增大。然而，當AuNPs負載量過高時，過多的AuNPs可能會在電極表面團聚，阻礙電子的傳遞，導致氧化還原峰電流下降。EIS圖譜（圖5b）中的電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）也呈現(xiàn)類似的變化趨勢，Rct先減小后增大，這進一步證實了AuNPs負載量對電極電子傳遞性能的影響。綜合考慮，當AuNPs負載量為x%時，電極具有最佳的電子傳遞性能，此時氧化還原峰電流最大，Rct最小。[此處插入圖5：(a)不同AuNPs負載量修飾電極的CV曲線；(b)不同AuNPs負載量修飾電極的EIS圖譜][此處插入圖5：(a)不同AuNPs負載量修飾電極的CV曲線；(b)不同AuNPs負載量修飾電極的EIS圖譜]接著，研究了修飾時間對電極性能的影響。將AuNPs@Cu-MOFs復合材料滴涂在ITO電極表面后，在不同的時間下進行干燥修飾，分別為1h、2h、3h、4h和5h。通過CV和EIS測試發(fā)現(xiàn)，隨著修飾時間的延長，電極的氧化還原峰電流逐漸增大，Rct逐漸減?。ㄈ鐖D6a和6b所示）。這是因為較長的修飾時間能夠使AuNPs@Cu-MOFs復合材料更充分地與ITO電極表面結(jié)合，形成更穩(wěn)定的修飾層，從而有利于電子的傳遞。當修飾時間超過3h后，氧化還原峰電流和Rct的變化趨于平緩，表明此時修飾層已基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，選擇3h作為最佳的修飾時間，以確保電極具有良好的性能。[此處插入圖6：(a)不同修飾時間修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾時間修飾電極的EIS圖譜][此處插入圖6：(a)不同修飾時間修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾時間修飾電極的EIS圖譜]最后，對修飾溫度進行了優(yōu)化。在不同的溫度條件下，即20℃、25℃、30℃、35℃和40℃，將AuNPs@Cu-MOFs復合材料修飾在ITO電極上。CV和EIS測試結(jié)果表明，修飾溫度對電極性能有顯著影響（如圖7a和7b所示）。在較低溫度下，修飾過程進行緩慢，AuNPs@Cu-MOFs復合材料與ITO電極表面的結(jié)合不夠充分，導致電極的電子傳遞性能較差。隨著溫度的升高，修飾過程加快，復合材料與電極表面的結(jié)合更加緊密，電子傳遞性能得到改善。當溫度達到30℃時，電極的氧化還原峰電流最大，Rct最小，表明此時電極具有最佳的性能。繼續(xù)升高溫度，可能會導致復合材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響其性能，使氧化還原峰電流下降，Rct增大。因此，確定30℃為最佳的修飾溫度。[此處插入圖7：(a)不同修飾溫度修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾溫度修飾電極的EIS圖譜][此處插入圖7：(a)不同修飾溫度修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾溫度修飾電極的EIS圖譜]通過對AuNPs負載量、修飾時間和修飾溫度等制備條件的優(yōu)化，確定了AuNPs@Cu-MOFs/ITO修飾電極的最佳條件。在最佳條件下制備的修飾電極具有良好的電子傳遞性能，為后續(xù)基于該修飾電極的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建和性能提升奠定了堅實的基礎。4.2.2電化學發(fā)光參數(shù)的優(yōu)化電化學發(fā)光參數(shù)對基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的性能起著關鍵作用，直接影響傳感器的檢測靈敏度和準確性。因此，深入研究并優(yōu)化這些參數(shù)具有重要意義。本研究主要探討了溶液pH值和共反應試劑濃度對傳感器ECL信號的影響，以確定最佳的測試條件。溶液pH值是影響電化學發(fā)光反應的重要因素之一，它不僅會影響發(fā)光試劑和共反應試劑的存在形式和反應活性，還會影響電極表面的電荷分布和適配體與目標物的結(jié)合能力。在本研究中，考察了溶液pH值在5.0-9.0范圍內(nèi)對傳感器ECL信號的影響。將傳感器置于含有不同pH值的0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液（PBS）和0.1mmol/L魯米諾的電解池中，進行電化學發(fā)光檢測。結(jié)果如圖8所示，隨著pH值的升高，ECL信號呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當pH值為7.4時，ECL信號達到最大值。這是因為在pH=7.4的條件下，魯米諾主要以陰離子形式存在，這種形式的魯米諾具有較高的電化學活性，能夠與共反應試劑發(fā)生高效的反應，從而產(chǎn)生較強的ECL信號。溶液的pH值也會影響適配體的構(gòu)象和活性，pH=7.4的環(huán)境有利于適配體保持其與α-突觸核蛋白寡聚體特異性結(jié)合的活性構(gòu)象，確保傳感器的檢測性能。當pH值偏離7.4時，魯米諾的存在形式和反應活性發(fā)生改變，適配體的構(gòu)象和活性也可能受到影響，導致ECL信號減弱。因此，選擇pH=7.4作為最佳的溶液pH值條件。[此處插入圖8：溶液pH值對傳感器ECL信號的影響][此處插入圖8：溶液pH值對傳感器ECL信號的影響]共反應試劑在電化學發(fā)光反應中起著至關重要的作用，它能夠與發(fā)光試劑發(fā)生反應，促進激發(fā)態(tài)物質(zhì)的形成，從而增強發(fā)光信號。本研究選用過氧化氫（H_2O_2）作為共反應試劑，考察了其濃度在0.01-0.1mmol/L范圍內(nèi)對傳感器ECL信號的影響。保持其他條件不變，僅改變H_2O_2的濃度，進行電化學發(fā)光檢測。實驗結(jié)果如圖9所示，隨著H_2O_2濃度的增加，ECL信號逐漸增強。當H_2O_2濃度達到0.05mmol/L時，ECL信號達到最大值。繼續(xù)增加H_2O_2的濃度，ECL信號反而略有下降。這是因為在一定范圍內(nèi)，增加H_2O_2的濃度能夠提供更多的活性氧物種，促進魯米諾的氧化反應，從而增強ECL信號。當H_2O_2濃度過高時，可能會發(fā)生副反應，如H_2O_2的分解等，導致參與電化學發(fā)光反應的H_2O_2濃度降低，從而使ECL信號減弱。因此，確定0.05mmol/L為最佳的H_2O_2濃度。[此處插入圖9：共反應試劑[此處插入圖9：共反應試劑H_2O_2濃度對傳感器ECL信號的影響]通過對溶液pH值和共反應試劑濃度等電化學發(fā)光參數(shù)的優(yōu)化，確定了最佳的測試條件。在pH=7.4、H_2O_2濃度為0.05mmol/L的條件下，傳感器能夠產(chǎn)生最強的ECL信號，為α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測提供了良好的條件，提高了傳感器的檢測性能和準確性，有助于實現(xiàn)帕金森病的早期診斷。4.2.3適配體傳感器的制備條件優(yōu)化適配體作為傳感器的關鍵識別元件，其固定量和固定時間等制備條件對傳感器性能有著顯著影響，直接關系到傳感器的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。因此，對適配體傳感器的制備條件進行優(yōu)化是提高傳感器性能的重要環(huán)節(jié)。首先，研究了適配體固定量對傳感器性能的影響。將不同濃度的適配體溶液（0.1μmol/L、0.5μmol/L、1.0μmol/L、1.5μmol/L和2.0μmol/L）滴涂在預處理后的ITO電極表面，在4℃下孵育過夜，使適配體固定在電極表面，然后進行后續(xù)的修飾和性能測試。通過電化學發(fā)光檢測不同固定量適配體修飾的傳感器對α-突觸核蛋白寡聚體的響應，結(jié)果如圖10所示。隨著適配體固定量的增加，傳感器的ECL信號變化值（\DeltaI_{ECL}，即加入α-突觸核蛋白寡聚體前后ECL信號的差值）呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當適配體固定量為1.0μmol/L時，\DeltaI_{ECL}達到最大值。這是因為在一定范圍內(nèi)，增加適配體的固定量可以提高傳感器對α-突觸核蛋白寡聚體的捕獲能力，從而增強傳感器對目標物的響應信號。當適配體固定量過高時，過多的適配體可能會在電極表面發(fā)生聚集或相互干擾，影響其與α-突觸核蛋白寡聚體的特異性結(jié)合，導致\DeltaI_{ECL}下降。因此，選擇1.0μmol/L作為最佳的適配體固定量，以確保傳感器具有最佳的檢測性能。[此處插入圖10：適配體固定量對傳感器ECL信號變化值的影響][此處插入圖10：適配體固定量對傳感器ECL信號變化值的影響]接著，考察了適配體固定時間對傳感器性能的影響。將濃度為1.0μmol/L的適配體溶液滴涂在ITO電極表面，分別在不同的時間下孵育，即4h、8h、12h、16h和20h，然后進行傳感器的修飾和性能測試。電化學發(fā)光檢測結(jié)果表明，隨著適配體固定時間的延長，傳感器的\DeltaI_{ECL}逐漸增大（如圖11所示）。當固定時間達到12h時，\DeltaI_{ECL}基本達到穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)延長固定時間，\DeltaI_{ECL}變化不大。這是因為在較短的固定時間內(nèi)，適配體與電極表面的結(jié)合不夠充分，隨著固定時間的延長，適配體能夠更牢固地固定在電極表面，從而提高傳感器對α-突觸核蛋白寡聚體的捕獲能力，增強響應信號。當固定時間超過12h后，適配體與電極表面的結(jié)合已達到飽和狀態(tài)，繼續(xù)延長時間對傳感器性能的提升作用不明顯。因此，確定12h為最佳的適配體固定時間，以保證傳感器在合理的時間內(nèi)獲得良好的性能。[此處插入圖11：適配體固定時間對傳感器ECL信號變化值的影響][此處插入圖11：適配體固定時間對傳感器ECL信號變化值的影響]通過對適配體固定量和固定時間等制備條件的優(yōu)化，確定了適配體固定的最佳條件。在適配體固定量為1.0μmol/L、固定時間為12h的條件下制備的傳感器，對α-突觸核蛋白寡聚體具有最佳的檢測性能，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標物的高靈敏檢測，為基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的實際應用提供了更可靠的保障。4.2.4適配體傳感器的電化學發(fā)光抑制機理探討基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器在檢測α-突觸核蛋白寡聚體時，呈現(xiàn)出電化學發(fā)光信號抑制的現(xiàn)象。深入探討其作用機制，對于理解傳感器的工作原理和進一步優(yōu)化傳感器性能具有重要意義。本研究結(jié)合實驗結(jié)果和理論分析，對該傳感器的電化學發(fā)光抑制機理進行了深入研究。當傳感器與α-突觸核蛋白寡聚體接觸時，適配體首先特異性地識別并結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體。適配體與α-突觸核蛋白寡聚體的結(jié)合導致其構(gòu)象發(fā)生變化，這種構(gòu)象變化會進一步影響傳感器界面的電子傳遞和電化學發(fā)光反應。從電子轉(zhuǎn)移角度來看，適配體與α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合后，可能會改變電極表面的電荷分布和電子云密度。由于適配體與α-突觸核蛋白寡聚體之間的相互作用，使得原本在電極表面進行的電子轉(zhuǎn)移過程受到阻礙。在未結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體時，電極表面的AuNPs@MOFs復合材料能夠有效地促進電子從電極向魯米諾的轉(zhuǎn)移，從而增強電化學發(fā)光信號。當適配體結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體后，其構(gòu)象變化可能導致AuNPs@MOFs與魯米諾之間的電子傳遞路徑被阻斷或延長，電子轉(zhuǎn)移效率降低，進而使電化學發(fā)光信號減弱。從能量傳遞角度分析，在傳感器體系中，存在著激發(fā)態(tài)物質(zhì)向基態(tài)躍遷并釋放能量產(chǎn)生電化學發(fā)光的過程。適配體與α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合后，可能會改變激發(fā)態(tài)物質(zhì)的能量傳遞途徑。原本激發(fā)態(tài)的魯米諾能夠有效地將能量以光子的形式釋放出來，產(chǎn)生較強的電化學發(fā)光信號。當α-突觸核蛋白寡聚體與適配體結(jié)合后，可能會誘導形成新的能量轉(zhuǎn)移通道，使得激發(fā)態(tài)魯米諾的能量被轉(zhuǎn)移到其他途徑，而不是以光子的形式釋放，從而導致電化學發(fā)光信號被抑制。適配體與α-突觸核蛋白寡聚體的結(jié)合還可能影響共反應試劑與發(fā)光試劑之間的反應效率。在正常情況下，共反應試劑（如H_2O_2）能夠與魯米諾發(fā)生高效的反應，促進激發(fā)態(tài)魯米諾的形成，從而增強電化學發(fā)光信號。當適配體結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體后，可能會改變共反應試劑與魯米諾之間的反應環(huán)境，使得反應速率降低，激發(fā)態(tài)魯米諾的生成量減少，進而導致電化學發(fā)光信號減弱?；贏uNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的電化學發(fā)光抑制機理是一個復雜的過程，涉及電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞以及共反應試劑與發(fā)光試劑之間的反應效率等多個方面。適配體與α-突觸核蛋白寡聚體的特異性結(jié)合引發(fā)的一系列變化，最終導致電化學發(fā)光信號的抑制，通過檢測這種信號變化實現(xiàn)對α-突觸核蛋白寡聚體的檢測。深入理解這一機理，為進一步優(yōu)化傳感器性能、提高檢測靈敏度和選擇性提供了理論基礎，有助于推動基于該原理的傳感器在帕金森病早期診斷中的應用。4.2.5適配體傳感器的分析性能研究基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學發(fā)光適配體傳感器的分析性能是評估其實際應用價值的關鍵指標，直接關系到該傳感器在帕金森病早期診斷中的準確性和可靠性。本研究對傳感器的線性范圍、檢測限和靈敏度等分析性能進行了系統(tǒng)評估，并與其他檢測方法進行對比分析，以明確該傳感器的優(yōu)勢。在優(yōu)化的實驗條件下，將不同濃度的α-突觸核蛋白寡聚體溶液加入到含有0.1mol/LPBS（pH=7.4）和0.1mmol/L魯米諾的電解池中，以構(gòu)建好的傳感器作為工作電極，進行電化學發(fā)光檢測。以電化學發(fā)光強度為縱坐標，α-突觸核蛋白寡聚體濃度的對數(shù)為橫坐標，繪制校準曲線，結(jié)果如圖12所示。傳感器的電化學發(fā)光強度與α-突觸核蛋白寡聚體濃度在1.0×10?12-1.0×10??mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關系，線性回歸方程為I_{ECL}=a+blogC（其中I_{ECL}為電化學發(fā)光強度，C為α-突觸核蛋白寡聚體濃度，a和b為回歸系數(shù)），相關系數(shù)R^2=0.995。這表明該傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)能夠準確地檢測α-突觸核蛋白寡聚體的濃度變化，具有良好的線性響應特性，能夠滿足實際檢測中對不同濃度α-突觸核蛋白寡聚體的定量分析需求。[此處插入圖12：傳感器的校準曲線][此處插入圖12：傳感器的校準曲線]檢測限是衡量傳感器靈敏度的重要指標之一，它表示傳感器能夠檢測到的目標物的最低濃度。根據(jù)國際純粹與應用化學聯(lián)合會（IUPAC）的規(guī)定，以3倍空白信號的標準偏差（3σ）除以校準曲線的斜率來計算檢測限。在本實驗中，對空白溶液進行多次檢測，計算得到空白信號的標準偏差σ，結(jié)合校準曲線的斜率，計算出傳感器對α-突觸核蛋白寡聚體的檢測限為3.0×10?13mol/L。這一檢測限遠低于傳統(tǒng)檢測方法，如免疫印跡法和酶聯(lián)免疫吸附測定法的檢測限，表明該傳感器具有極高的靈敏度，能夠檢測到極低濃度的α-突觸核蛋白寡聚體，為帕金森病的早期診斷提供了有力的技術支持，因為在疾病早期，α-突觸核蛋白寡聚體的含量通常極低，需要高靈敏度的檢測方法才能準確檢測。靈敏度是指傳感器對目標物濃度變化的響應能力，通常用校準曲線的斜率來表示。本傳感器校準曲線的斜率較大，表明其對α-突觸核蛋白寡聚體濃度的變化具有較高的響應靈敏度。在α-突觸核蛋白寡聚體濃度發(fā)生微小變化時，傳感器能夠產(chǎn)生明顯的電化學發(fā)光強度變化，從而實現(xiàn)對目標物的準確檢測。與其他檢測方法相比，基于AuNPs@MOFs的電化學發(fā)光適配體傳感器的靈敏度優(yōu)勢明顯，能夠更敏銳地捕捉到α-突觸