用于電化學(xué)發(fā)光檢測的RuSiO2的制備

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