新型鲁米诺化合物的电化学生物传感器研究

成果基本信息
关键词：	电化学发光;生物传感器;鲁米诺
成果类别：	应用技术	技术成熟度：	初期阶段
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	新技术
成果登记号：	20120869	资源采集日期：	2012-10-20

研究情况
单位名称：	燕山大学	技术水平：	国内领先
评价证书号：	冀教鉴字[2012]第021号	评价单位：	河北省教育厅
评价日期：	2012.03.25	评价证书号：	冀教鉴字[2012]第021号

转化情况
转让范围：	限国内转让	推广形式：	技术入股、合作开发
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
①课题来源与背景该项目来源于河北省教育厅2009年自然科学研究计划指导性项目，课题编号为Z2009146。 ②技术原理及性能指标项目成果适用于电化学发光分析技术领域。在电化学发光的研究中，通过化学修饰的方法将直接或间接参与化学发光反应的试剂固定在电极上，实验装置尽可能集成化和微型化，被称为电化学发光传感器(ECL Sensor)。其不但保持了化学发光传感器的优点，如灵敏度高、溶液浓度响应范围宽等，还表现出额外的优势。基于鲁米诺的ECL体系已经被广泛应用构建ECL传感器，实现对生物活性物质以及药物成分的分析检测。由于鲁米诺的ECL强度直接与鲁米诺或过氧化氢的数量成正比，而胆碱、葡萄糖等生物体内重要的生物活性分子可以在相应的胆碱氧化酶以及葡萄糖氧化酶的催化下与溶解的氧气反应放出过氧化氢，所以人们不断尝试多种方法以期提高基于鲁米诺的ECL传感器的性能。 ③技术的创造性与先进性本课题设计、合成具有不同分子骨架结构特征（简单的线型、Bola型等）的新型鲁米诺两亲分子，研究其在气/液二维界面上的超分子组装过程以及超分子组装膜的电化学发光性能：不仅仅通过鲁米诺基团本身，而且还试图通过取代基团、共轭体系、碳氢链长度等因素调控鲁米诺两亲分子的界面组装行为，从而构筑功能超分子组装膜。我们构建均匀有序组装膜，揭示鲁米诺两亲分子与水溶性鲁米诺分子的组装性能的区别。我们在温和条件下构建具有规则纳米结构的组装膜，继而通过溶胶—凝胶法固定底物氧化酶于组装膜表面，研究这类组装膜的物理化学性能，特别是电化学发光性能。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性目前国内外相关研究大都先将间接参加发光反应所需的底物氧化酶通过适当的方式固定在电极上，然后进行电化学发光研究，所以研究工作集中于酶固定方法和酶活性的改良。根据报道，酶可以固定在多种支撑底物上，如Marquette、Hallaj等使用的光诱导交联聚合物，溶胶—凝胶合成物或预活化膜。但是由上述支撑底物构造的传感器大多存在电荷转移率低、响应时间长、灵敏度不高、寿命较短等一系列问题，限制了其进一步广泛应用。进而，Zhu等基于化学修饰碳糊电极，将GOD固定于石墨粉中，通过石墨粉的导电性触发鲁米诺的电化学发光，并成功的把菠菜叶与碳糊混合建立了组织传感器并对羟基乙酸进行了测定。Chen等近期报道了在聚镍酞菁/多壁碳纳米管/玻碳电极的复合基底上固定GOD实现对葡萄糖的ECL检测的研究工作。研究者巧妙利用多壁碳纳米管解决了电荷转移的问题，传感器性能也表现出较好的稳定性。但是上述设计的传感器仍然面临着操作较难控制、步骤较复杂、耗时、成本高昂等不容忽视的现实问题。这些研究过程主要涉及水溶性的鲁米诺分子，关于鲁米诺两亲分子及其超分子组装膜的电化学发光性能的研究则相对较少。本项目研究发现，修饰不同取代基团的鲁米诺两亲分子通过气/液界面上的超分子组装可以表现出不同的界面相行为以及电化学发光性能。在这类分子中，其分子骨架特征上的细微变化，导致其组装膜电化学发光性能的明显变化。 ⑤应用情况及存在的问题应用情况：制备具有结构简单、检测方便、选择性好、价格低廉、使用寿命相对较长、应用范围广等优点的电化学发光生物传感器，是具有挑战性的研究目标。本课题设计合成具有不同分子骨架结构特征的新型鲁米诺两亲分子，利用新型鲁米诺两亲分子特殊的电化学发光特性，研究其组装膜对胆碱、葡萄糖等生物活性分子的检测，构建基于新型鲁米诺两亲分子的超分子组装膜的电化学生物传感器。存在问题：在制备新型鲁米诺两亲分子的检测薄膜过程，本课题主要采用Langmuir和LB膜技术制备超分子有序组装膜，在大规模生产中可能存在效率问题。有机化合物的分子骨架结构特征及其分子间的各种非共价键作用力，比如氢键作用、p-p作用，疏水作用、配位作用等，对其超分子组装体的形成有重要影响。为了使研究工作的深入，需要对分子骨架、取代基团等与组装膜的微观纳米结构特征、组装膜检测功能之间的内在关联和数学模型进行长期的深入研究。 ⑥历年获奖情况无。

成果名称：	新型鲁米诺化合物的电化学生物传感器研究	关键词：	电化学发光;生物传感器;鲁米诺
成果类别：	应用技术	一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	自动控制、计算机制造	三级分类名称：
研究起止时间：	2009.07 至2012.02	成果体现形式（应用技术类）：	新技术
成果属性：	国外引进消化吸收创新	成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：	初期阶段	技术水平：	国内领先
研究形式：	独立研究	学科分类1：	国家标准GB T13745-92《学科分类与代码》
单位名称：	燕山大学	学科分类2：
中图分类号1：	中国图书资料分类法（第四版）	所属高新技术类别：	新材料
中图分类号2：		课题来源：	其他
应用行业：	制造业	课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	Z2009146
经费实际投入额（万元）：	3.00	评价单位：	河北省教育厅
评价形式：	鉴定	应用状态：	稳定应用
评价日期：	2012.03.25	转让范围：	限国内转让
评价证书号：	冀教鉴字[2012]第021号	推荐单位：
推广形式：	技术入股、合作开发	成果登记号：	20120869
成果简介：	①课题来源与背景该项目来源于河北省教育厅2009年自然科学研究计划指导性项目，课题编号为Z2009146。 ②技术原理及性能指标项目成果适用于电化学发光分析技术领域。在电化学发光的研究中，通过化学修饰的方法将直接或间接参与化学发光反应的试剂固定在电极上，实验装置尽可能集成化和微型化，被称为电化学发光传感器(ECL Sensor)。其不但保持了化学发光传感器的优点，如灵敏度高、溶液浓度响应范围宽等，还表现出额外的优势。基于鲁米诺的ECL体系已经被广泛应用构建ECL传感器，实现对生物活性物质以及药物成分的分析检测。由于鲁米诺的ECL强度直接与鲁米诺或过氧化氢的数量成正比，而胆碱、葡萄糖等生物体内重要的生物活性分子可以在相应的胆碱氧化酶以及葡萄糖氧化酶的催化下与溶解的氧气反应放出过氧化氢，所以人们不断尝试多种方法以期提高基于鲁米诺的ECL传感器的性能。 ③技术的创造性与先进性本课题设计、合成具有不同分子骨架结构特征（简单的线型、Bola型等）的新型鲁米诺两亲分子，研究其在气/液二维界面上的超分子组装过程以及超分子组装膜的电化学发光性能：不仅仅通过鲁米诺基团本身，而且还试图通过取代基团、共轭体系、碳氢链长度等因素调控鲁米诺两亲分子的界面组装行为，从而构筑功能超分子组装膜。我们构建均匀有序组装膜，揭示鲁米诺两亲分子与水溶性鲁米诺分子的组装性能的区别。我们在温和条件下构建具有规则纳米结构的组装膜，继而通过溶胶—凝胶法固定底物氧化酶于组装膜表面，研究这类组装膜的物理化学性能，特别是电化学发光性能。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性目前国内外相关研究大都先将间接参加发光反应所需的底物氧化酶通过适当的方式固定在电极上，然后进行电化学发光研究，所以研究工作集中于酶固定方法和酶活性的改良。根据报道，酶可以固定在多种支撑底物上，如Marquette、Hallaj等使用的光诱导交联聚合物，溶胶—凝胶合成物或预活化膜。但是由上述支撑底物构造的传感器大多存在电荷转移率低、响应时间长、灵敏度不高、寿命较短等一系列问题，限制了其进一步广泛应用。进而，Zhu等基于化学修饰碳糊电极，将GOD固定于石墨粉中，通过石墨粉的导电性触发鲁米诺的电化学发光，并成功的把菠菜叶与碳糊混合建立了组织传感器并对羟基乙酸进行了测定。Chen等近期报道了在聚镍酞菁/多壁碳纳米管/玻碳电极的复合基底上固定GOD实现对葡萄糖的ECL检测的研究工作。研究者巧妙利用多壁碳纳米管解决了电荷转移的问题，传感器性能也表现出较好的稳定性。但是上述设计的传感器仍然面临着操作较难控制、步骤较复杂、耗时、成本高昂等不容忽视的现实问题。这些研究过程主要涉及水溶性的鲁米诺分子，关于鲁米诺两亲分子及其超分子组装膜的电化学发光性能的研究则相对较少。本项目研究发现，修饰不同取代基团的鲁米诺两亲分子通过气/液界面上的超分子组装可以表现出不同的界面相行为以及电化学发光性能。在这类分子中，其分子骨架特征上的细微变化，导致其组装膜电化学发光性能的明显变化。 ⑤应用情况及存在的问题应用情况：制备具有结构简单、检测方便、选择性好、价格低廉、使用寿命相对较长、应用范围广等优点的电化学发光生物传感器，是具有挑战性的研究目标。本课题设计合成具有不同分子骨架结构特征的新型鲁米诺两亲分子，利用新型鲁米诺两亲分子特殊的电化学发光特性，研究其组装膜对胆碱、葡萄糖等生物活性分子的检测，构建基于新型鲁米诺两亲分子的超分子组装膜的电化学生物传感器。存在问题：在制备新型鲁米诺两亲分子的检测薄膜过程，本课题主要采用Langmuir和LB膜技术制备超分子有序组装膜，在大规模生产中可能存在效率问题。有机化合物的分子骨架结构特征及其分子间的各种非共价键作用力，比如氢键作用、p-p作用，疏水作用、配位作用等，对其超分子组装体的形成有重要影响。为了使研究工作的深入，需要对分子骨架、取代基团等与组装膜的微观纳米结构特征、组装膜检测功能之间的内在关联和数学模型进行长期的深入研究。 ⑥历年获奖情况无。
联系人：	焦体峰	成果登记日期：	2012-03-30
联系人email：	tjb@ysu.edu.cn	单位代码：	91300159
邮政编码222：	066004	联系人电话：	13613353851
单位传真：		单位通讯地址：	河北省秦皇岛市河北大街西段438号
单位所在省市：	河北省	单位电话：	0335-8057100;8057072
转让收入（万元）：	0	单位属性：	大专院校
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2012	知识产权形式：
成果完成人：	焦体峰;于升学;王素凤;王艳芝;佟琦;周靖欣;周娟	资源采集日期：	2012-10-20

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