基于MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學(xué)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病（Parkinson’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(zhǎng)而增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約有1000萬帕金森病患者，且預(yù)計(jì)到2030年，這一數(shù)字將翻一番。在中國(guó)，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(fù)擔(dān)，也對(duì)社會(huì)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(jìn)行性退變和死亡，導(dǎo)致腦內(nèi)多巴胺水平顯著下降。同時(shí)，患者腦內(nèi)會(huì)出現(xiàn)路易小體（Lewybodies），其主要成分是錯(cuò)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(gè)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(huì)發(fā)生錯(cuò)誤折疊，形成寡聚體，進(jìn)而聚集形成纖維狀的聚集體，最終導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷和死亡。研究表明，α-Syn寡聚體具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性，能夠破壞神經(jīng)元的正常功能，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，在帕金森病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。早期診斷對(duì)于帕金森病的治療和管理至關(guān)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(dāng)癥狀明顯時(shí)，神經(jīng)元已經(jīng)發(fā)生了大量的不可逆損傷，此時(shí)治療效果往往不理想。如果能在疾病早期準(zhǔn)確檢測(cè)到α-Syn寡聚體，就可以實(shí)現(xiàn)帕金森病的早期診斷，為患者爭(zhēng)取寶貴的治療時(shí)間，延緩疾病的進(jìn)展，提高患者的生活質(zhì)量。此外，通過監(jiān)測(cè)α-Syn寡聚體的水平變化，還可以評(píng)估治療效果，為個(gè)性化治療方案的制定提供依據(jù)。目前，檢測(cè)α-Syn寡聚體的方法主要有免疫印跡法、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）、免疫組織化學(xué)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(cè)到早期微量的α-Syn寡聚體；操作復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備；檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，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(jiǎn)便、快速的α-Syn寡聚體檢測(cè)方法具有重要的臨床意義。電化學(xué)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(xué)發(fā)光技術(shù)和適配體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在生物分子檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。金屬有機(jī)框架（Metal-OrganicFrameworks，MOFs）是一類由金屬離子或簇與有機(jī)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(dú)特性質(zhì)。將MOFs材料應(yīng)用于電化學(xué)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(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)、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(xué)發(fā)光適配體傳感器，旨在開發(fā)一種高效、靈敏的檢測(cè)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(shù)支持，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2電化學(xué)發(fā)光分析1.2.1基本原理電化學(xué)發(fā)光（Electrochemiluminescence，ECL）是一種在電極表面由電化學(xué)引發(fā)的特異性化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，巧妙地融合了電化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)發(fā)光這兩個(gè)過程，是分析化學(xué)領(lǐng)域中的一種重要檢測(cè)技術(shù)。其基本原理基于在電極上施加特定的電壓，促使電極反應(yīng)產(chǎn)物之間，或者電極反應(yīng)產(chǎn)物與溶液中的某組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生光輻射現(xiàn)象。在電化學(xué)發(fā)光過程中，通常涉及以下關(guān)鍵步驟：首先，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。當(dāng)向工作電極施加合適的電壓時(shí)，溶液中的電化學(xué)活性物質(zhì)（如發(fā)光試劑）會(huì)在電極表面得到或失去電子，發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，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(shí)，Ru(bpy)_3^{2+}會(huì)失去一個(gè)電子被氧化為Ru(bpy)_3^{3+}，這是一個(gè)典型的電極氧化反應(yīng)。接著，激發(fā)態(tài)中間體與溶液中的共反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(yīng)物為三丙胺（TPA）。Ru(bpy)_3^{3+}會(huì)與TPA發(fā)生反應(yīng)，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(xué)發(fā)光現(xiàn)象。激發(fā)態(tài)的Ru(bpy)_3^{2+*}不穩(wěn)定，會(huì)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(shí)就可檢測(cè)到發(fā)光信號(hào)。整個(gè)過程中，電極起到了關(guān)鍵的作用，它不僅為氧化還原反應(yīng)提供了場(chǎng)所，還通過精確控制電壓和電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)速率和發(fā)光過程的有效調(diào)控。通過對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，就能夠推斷出被測(cè)物質(zhì)的濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分析物的定量檢測(cè)。1.2.2體系分類常見的電化學(xué)發(fā)光體系豐富多樣，不同體系各具獨(dú)特的性質(zhì)和特點(diǎn)，在不同的分析檢測(cè)領(lǐng)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(jī)電化學(xué)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(yīng)，產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光。魯米諾體系具有發(fā)光效率較高、背景信號(hào)相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，并且其化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，易于保存和使用。在生物分析領(lǐng)域，魯米諾體系被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸等生物分子的檢測(cè)。通過將魯米諾與抗體、核酸探針等生物識(shí)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(duì)目標(biāo)生物分子的高靈敏度檢測(cè)。例如，在免疫分析中，將魯米諾標(biāo)記到抗體上，當(dāng)抗體與抗原結(jié)合后，通過電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)魯米諾的發(fā)光信號(hào)，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(zhǎng)相對(duì)較短，一般在425nm左右，這可能會(huì)限制其在某些對(duì)波長(zhǎng)有特定要求的檢測(cè)中的應(yīng)用；此外，魯米諾的氧化過程可能會(huì)受到溶液中其他還原性物質(zhì)的干擾，從而影響檢測(cè)的準(zhǔn)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(yīng)用最為廣泛的電化學(xué)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(yīng)，與共反應(yīng)物（如TPA）作用產(chǎn)生強(qiáng)而穩(wěn)定的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。該體系具有諸多顯著優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)光效率高，在水溶液和有機(jī)溶劑中都能表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能；同時(shí)，Ru(bpy)_3^{2+}具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和可逆的電化學(xué)活性，可進(jìn)行多次氧化還原循環(huán)，這使得檢測(cè)具有較高的重復(fù)性和可靠性。在臨床診斷中，釕聯(lián)吡啶體系被大量應(yīng)用于各種疾病標(biāo)志物的檢測(cè)，如腫瘤標(biāo)志物、激素等的檢測(cè)。通過將Ru(bpy)_3^{2+}標(biāo)記到相應(yīng)的檢測(cè)試劑上，結(jié)合免疫分析技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微量疾病標(biāo)志物的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。此外，在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，也可利用該體系檢測(cè)水中的重金屬離子、有機(jī)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(duì)較高，這在一定程度上限制了其大規(guī)模應(yīng)用；而且，在復(fù)雜樣品檢測(cè)中，可能會(huì)受到樣品基質(zhì)的影響，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)的波動(dòng)。量子點(diǎn)體系：量子點(diǎn)是一種由半導(dǎo)體材料制成的納米級(jí)熒光材料，近年來在電化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，其發(fā)光波長(zhǎng)可通過調(diào)節(jié)顆粒尺寸進(jìn)行精確控制，這使得量子點(diǎn)在多組分同時(shí)檢測(cè)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。不同尺寸的量子點(diǎn)可以發(fā)射不同波長(zhǎng)的光，通過設(shè)計(jì)合理的檢測(cè)體系，能夠同時(shí)檢測(cè)多種目標(biāo)物。量子點(diǎn)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(xì)胞分析方面，量子點(diǎn)體系展現(xiàn)出了巨大的潛力。將量子點(diǎn)標(biāo)記到生物分子上，可用于細(xì)胞內(nèi)生物分子的定位和追蹤，以及細(xì)胞生理過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然而，量子點(diǎn)的制備過程較為復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，以確保量子點(diǎn)的質(zhì)量和性能；并且，量子點(diǎn)的表面修飾和功能化技術(shù)仍有待進(jìn)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(xué)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(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域都取得了令人矚目的成就。其起源可以追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們首次觀察到了電化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，但由于技術(shù)條件的限制，這一時(shí)期的研究主要集中在基礎(chǔ)原理的探索上，相關(guān)應(yīng)用較少。到了70-80年代，隨著電子技術(shù)和材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，電化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)開始逐漸發(fā)展起來。新型電化學(xué)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(yīng)用，極大地推動(dòng)了該技術(shù)的發(fā)展。這一時(shí)期，電化學(xué)發(fā)光分析在一些簡(jiǎn)單的分析檢測(cè)中得到了初步應(yīng)用，但檢測(cè)的靈敏度和選擇性仍有待提高。進(jìn)入90年代，隨著納米技術(shù)、微流控技術(shù)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，電化學(xué)發(fā)光分析迎來了新的發(fā)展機(jī)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(xué)發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度，使得檢測(cè)靈敏度得到了大幅提升。微流控技術(shù)的應(yīng)用則實(shí)現(xiàn)了樣品的微量處理和快速分析，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，提高了分析效率。同時(shí)，電化學(xué)發(fā)光免疫分析、電化學(xué)發(fā)光核酸分析等新的分析方法不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步拓展了電化學(xué)發(fā)光分析的應(yīng)用領(lǐng)域，使其在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。展望未來，電化學(xué)發(fā)光分析有望在多個(gè)方面取得進(jìn)一步突破。在技術(shù)方面，新型發(fā)光劑的研發(fā)將是一個(gè)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(dú)特光學(xué)性質(zhì)的發(fā)光劑，將有助于提高檢測(cè)的靈敏度、選擇性和準(zhǔn)確性。多模態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也將成為趨勢(shì)，將電化學(xué)發(fā)光與其他檢測(cè)技術(shù)，如熒光、表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）、質(zhì)譜等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同時(shí)檢測(cè)，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(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和即時(shí)診斷需求的不斷增加，便攜式設(shè)備的研發(fā)將受到更多關(guān)注。將電化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)集成到小型化、便攜化的設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)快速、便捷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，將在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在應(yīng)用領(lǐng)域，電化學(xué)發(fā)光分析將繼續(xù)深入拓展。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)更多疾病標(biāo)志物的超痕量檢測(cè)，為疾病的早期診斷和個(gè)性化治療提供更有力的支持；在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，將能夠更快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)環(huán)境中的各種污染物，為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的維護(hù)提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)；在食品安全領(lǐng)域，可用于檢測(cè)食品中的更多有害物質(zhì)和添加劑，保障消費(fèi)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(jìn)化技術(shù)（SELEX）從隨機(jī)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(biāo)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如相對(duì)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(shí)別元件，發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。其工作原理基于適配體與目標(biāo)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(xué)發(fā)光信號(hào)的變化。當(dāng)適配體與目標(biāo)α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致適配體的構(gòu)象發(fā)生變化。這種構(gòu)象變化會(huì)進(jìn)一步影響傳感器界面的電子傳遞過程和電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。例如，適配體與目標(biāo)物結(jié)合后，可能會(huì)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(xué)發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度。以常見的釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光體系為例，若適配體修飾在電極表面，當(dāng)目標(biāo)α-突觸核蛋白寡聚體存在并與適配體結(jié)合時(shí)，可能會(huì)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(yīng)物（如三丙胺）之間的反應(yīng)效率，進(jìn)而使電化學(xué)發(fā)光信號(hào)減弱或增強(qiáng)。通過精確檢測(cè)這種電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的變化，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)α-突觸核蛋白寡聚體的定性和定量分析。整個(gè)過程中，適配體的特異性識(shí)別是基礎(chǔ)，它將目標(biāo)物的存在信息轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)變化，而電化學(xué)發(fā)光技術(shù)則憑借其高靈敏度和對(duì)信號(hào)的精確檢測(cè)能力，為目標(biāo)物的檢測(cè)提供了有力的手段。1.3.2優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用ECL適配體傳感器憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和工作原理，展現(xiàn)出了多方面的顯著優(yōu)勢(shì)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛且深入的應(yīng)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(biāo)物的特異性結(jié)合以及電化學(xué)發(fā)光技術(shù)的高靈敏檢測(cè)特性相結(jié)合，使得該傳感器能夠檢測(cè)到極低濃度的目標(biāo)物。相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，如免疫印跡法和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法，其檢測(cè)限可低至皮摩爾甚至飛摩爾級(jí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微量α-突觸核蛋白寡聚體的有效檢測(cè)，這對(duì)于帕金森病的早期診斷至關(guān)重要，因?yàn)樵诩膊≡缙冢?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(shì)。適配體是經(jīng)過嚴(yán)格篩選得到的，對(duì)目標(biāo)α-突觸核蛋白寡聚體具有高度特異性的識(shí)別能力，能夠在復(fù)雜的生物樣品中準(zhǔn)確地識(shí)別出目標(biāo)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(shí)別，準(zhǔn)確地檢測(cè)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(zhǔn)確診斷帕金森病提供了可靠的保障。該傳感器還具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。適配體與目標(biāo)物的結(jié)合反應(yīng)迅速，通常在幾分鐘內(nèi)即可完成，并且電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的檢測(cè)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，能夠滿足臨床快速診斷的需求。在臨床檢測(cè)中，快速得到檢測(cè)結(jié)果可以為患者的治療爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間，提高治療效果。操作簡(jiǎn)便也是ECL適配體傳感器的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。其檢測(cè)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理和專業(yè)的技術(shù)人員，只需將樣品與傳感器接觸，即可進(jìn)行檢測(cè)，降低了檢測(cè)成本和操作難度，有利于在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中推廣應(yīng)用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(biāo)志物的檢測(cè)，如腫瘤標(biāo)志物、心血管疾病標(biāo)志物等。通過檢測(cè)血液、尿液等生物樣品中的疾病標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)疾病的早期診斷、病情監(jiān)測(cè)和治療效果評(píng)估。利用ECL適配體傳感器檢測(cè)腫瘤標(biāo)志物甲胎蛋白（AFP），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)肝癌的早期篩查，提高患者的治愈率。在食品安全領(lǐng)域，ECL適配體傳感器可用于檢測(cè)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(cè)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(fèi)者的健康。利用ECL適配體傳感器檢測(cè)牛奶中的三聚氰胺，能夠快速、準(zhǔn)確地判斷牛奶是否合格，防止不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，該傳感器可用于檢測(cè)環(huán)境中的污染物，如重金屬離子、有機(jī)污染物等。通過對(duì)環(huán)境樣品的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染問題，為環(huán)境保護(hù)和治理提供數(shù)據(jù)支持。利用ECL適配體傳感器檢測(cè)水中的汞離子，能夠快速檢測(cè)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(hù)提供依據(jù)。1.4金屬有機(jī)骨架材料及其復(fù)合物在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用1.4.1MOFs材料概述金屬有機(jī)骨架（Metal-OrganicFrameworks，MOFs）材料，作為材料科學(xué)領(lǐng)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(guān)注和深入的研究。MOFs材料由金屬離子或金屬簇與有機(jī)配體通過配位鍵相互連接，自組裝形成了獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)猶如一個(gè)精密構(gòu)建的分子級(jí)框架，金屬離子或簇作為節(jié)點(diǎn)，有機(jī)配體則如同連接節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(jī)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(chǔ)和分離需求。一些MOFs材料的比表面積可高達(dá)數(shù)千平方米每克，如經(jīng)典的MOF-177，其比表面積達(dá)到了4508m2/g，這使得MOFs材料在氣體存儲(chǔ)、分子分離等領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的性能。在氣體存儲(chǔ)方面，MOFs材料能夠高效地吸附和存儲(chǔ)氫氣、甲烷等氣體，為清潔能源的存儲(chǔ)和運(yùn)輸提供了潛在的解決方案；在分子分離領(lǐng)域，MOFs材料可根據(jù)分子的大小、形狀和化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同分子的精準(zhǔn)分離，如對(duì)混合氣體中二氧化碳和氮?dú)獾母咝Х蛛x。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(jī)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(jī)化合物，通過巧妙設(shè)計(jì)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(jī)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(jià)態(tài)，調(diào)控MOFs材料的催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性。含有不飽和金屬位點(diǎn)的MOFs材料在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，能夠有效加速反應(yīng)的進(jìn)行；而具有熒光特性的MOFs材料則可應(yīng)用于生物傳感和熒光成像領(lǐng)域。1.4.2MOFs在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用在電化學(xué)生物傳感領(lǐng)域，MOFs材料憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，為生物分子的檢測(cè)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(diǎn)，能夠顯著增加生物分子的負(fù)載量。以適配體固定為例，適配體可以通過物理吸附、共價(jià)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(kuò)散通道，有利于生物分子與目標(biāo)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(xué)發(fā)光適配體傳感器時(shí)，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(cè)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(qiáng)了傳感器的穩(wěn)定性和重復(fù)性，為準(zhǔn)確檢測(cè)α-突觸核蛋白寡聚體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。MOFs材料對(duì)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)具有顯著的增強(qiáng)作用。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電子特性能夠促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移過程，提高電化學(xué)發(fā)光效率。一些MOFs材料中的金屬離子或有機(jī)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(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。在釕聯(lián)吡啶電化學(xué)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(cè)信號(hào)更加明顯。MOFs材料還可以通過與共反應(yīng)物的相互作用，優(yōu)化電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)條件，進(jìn)一步增強(qiáng)發(fā)光信號(hào)。這種信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)使得基于MOFs的電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器能夠檢測(cè)到更低濃度的目標(biāo)物，大大提高了檢測(cè)的靈敏度，有助于實(shí)現(xiàn)帕金森病的早期診斷，因?yàn)樵诩膊≡缙?，?突觸核蛋白寡聚體的含量通常極低，需要高靈敏度的檢測(cè)方法才能準(zhǔn)確檢測(cè)。1.4.3MOFs復(fù)合物在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用為了進(jìn)一步拓展MOFs材料在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用，提高傳感器的性能，將MOFs與其他材料復(fù)合形成的MOFs復(fù)合物應(yīng)運(yùn)而生。這種復(fù)合策略充分發(fā)揮了不同材料的優(yōu)勢(shì)，通過協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了性能的優(yōu)化和提升。MOFs與納米粒子的復(fù)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(diǎn)等，具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和催化性能。將納米粒子與MOFs復(fù)合，可以顯著增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性、催化活性和信號(hào)放大能力。金納米粒子具有良好的導(dǎo)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(xué)檢測(cè)的靈敏度。金納米粒子還可以作為標(biāo)記物，用于信號(hào)放大。在基于MOFs-金納米粒子復(fù)合物的電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器中，金納米粒子可以標(biāo)記在適配體上，當(dāng)適配體與目標(biāo)α-突觸核蛋白寡聚體結(jié)合后，金納米粒子的存在會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的顯著增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)。量子點(diǎn)具有優(yōu)異的熒光性能，與MOFs復(fù)合后，可以構(gòu)建熒光-電化學(xué)發(fā)光雙信號(hào)檢測(cè)體系，進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。MOFs與石墨烯的復(fù)合也展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。石墨烯是一種由碳原子組成的二維材料，具有高導(dǎo)電性、大比表面積和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。將MOFs與石墨烯復(fù)合，可以形成具有協(xié)同效應(yīng)的復(fù)合材料。石墨烯可以作為電子傳輸通道，提高M(jìn)OFs材料的電子傳導(dǎo)效率，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。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(yīng)用中更加穩(wěn)定可靠。在構(gòu)建基于MOFs-石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器時(shí)，石墨烯的存在可以提高傳感器的響應(yīng)速度和靈敏度，同時(shí)增強(qiáng)傳感器對(duì)復(fù)雜樣品的適應(yīng)性，為實(shí)際樣品中α-突觸核蛋白寡聚體的檢測(cè)提供了更有效的手段。1.5MOFs在ECL生物傳感中的應(yīng)用MOFs在ECL生物傳感領(lǐng)域展現(xiàn)出了卓越的應(yīng)用潛力，其獨(dú)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(gè)關(guān)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。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(jī)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(zhǎng)的發(fā)光信號(hào)。通過巧妙設(shè)計(jì)金屬離子和有機(jī)配體的組合，可以精確調(diào)控MOFs的發(fā)光波長(zhǎng)和強(qiáng)度。在構(gòu)建基于MOFs的ECL生物傳感器時(shí)，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(jiǎn)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(hào)高等問題，從而提高了檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)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(jí)結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生尖銳且高強(qiáng)度的發(fā)光峰，在生物傳感中可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)。在ECL反應(yīng)中，共反應(yīng)試劑起著至關(guān)重要的作用，它能夠與發(fā)光體發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)激發(fā)態(tài)物質(zhì)的形成，從而增強(qiáng)發(fā)光信號(hào)。MOFs可以作為高效的共反應(yīng)試劑，顯著提高ECL反應(yīng)的效率。這主要得益于MOFs的高比表面積和豐富的活性位點(diǎn)。高比表面積為共反應(yīng)提供了充足的反應(yīng)場(chǎng)所，使共反應(yīng)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(diǎn)則能夠有效地催化共反應(yīng)的進(jìn)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(jìn)釕聯(lián)吡啶與共反應(yīng)物之間的電子轉(zhuǎn)移，使反應(yīng)更加高效地進(jìn)行，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。MOFs還可以通過與共反應(yīng)物形成特定的相互作用，優(yōu)化反應(yīng)路徑，進(jìn)一步提高共反應(yīng)的效率，為實(shí)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(hào)放大材料，在ECL生物傳感中發(fā)揮著關(guān)鍵的信號(hào)增強(qiáng)作用。其大比表面積和多孔結(jié)構(gòu)為信號(hào)放大提供了理想的條件。一方面，大比表面積能夠負(fù)載更多的信號(hào)標(biāo)記物，如酶、納米粒子等，這些標(biāo)記物可以通過催化反應(yīng)或自身的物理性質(zhì)，產(chǎn)生更多的信號(hào)分子，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。將酶標(biāo)記在MOFs材料上，酶可以催化底物發(fā)生反應(yīng)，生成大量的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以進(jìn)一步參與ECL反應(yīng)，增強(qiáng)發(fā)光信號(hào)。另一方面，多孔結(jié)構(gòu)有利于信號(hào)分子的擴(kuò)散和傳輸，提高了信號(hào)的傳遞效率。MOFs還可以通過與目標(biāo)物或適配體之間的特異性相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的富集和分離，進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度。在檢測(cè)α-突觸核蛋白寡聚體時(shí)，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(hào)放大作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測(cè)。二、實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器實(shí)驗(yàn)中使用的化學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中水質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(dá)和純化獲得，確保其純度和活性滿足實(shí)驗(yàn)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(yán)格篩選和驗(yàn)證，能夠特異性地識(shí)別α-突觸核蛋白寡聚體。實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備涵蓋了材料表征、電化學(xué)分析以及實(shí)驗(yàn)操作等多個(gè)方面。在材料表征方面，采用掃描電子顯微鏡（SEM，型號(hào)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(hào)為FEITecnaiG2F20）用于進(jìn)一步分析材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元素分布，提供更詳細(xì)的微觀信息；X射線衍射儀（XRD，型號(hào)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(qiáng)度，判斷材料的晶型和純度。電化學(xué)分析主要借助電化學(xué)工作站（型號(hào)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(shí)現(xiàn)循環(huán)伏安法（CV）、電化學(xué)阻抗譜（EIS）和電化學(xué)發(fā)光（ECL）等多種電化學(xué)測(cè)試技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)操作中，使用恒溫磁力攪拌器（型號(hào)為HJ-6A，常州國(guó)華電器有限公司）確保反應(yīng)體系的均勻性和溫度穩(wěn)定性，為實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的反應(yīng)條件；離心機(jī)（型號(hào)為TDL-5-A，上海安亭科學(xué)儀器廠）用于分離和純化樣品，通過高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)不同組分的有效分離；超聲波清洗器（型號(hào)為KQ-500DE，昆山市超聲儀器有限公司）用于清洗實(shí)驗(yàn)器具和促進(jìn)材料的分散，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。2.2實(shí)驗(yàn)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(yīng)釜中，攪拌均勻，使金屬離子與有機(jī)配體充分接觸，為配位反應(yīng)創(chuàng)造條件。將反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中，在120^{\circ}C下反應(yīng)12h。在高溫高壓的反應(yīng)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(yīng)，逐漸形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的MOFs晶體。反應(yīng)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(yīng)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(duì)制備的MOFs材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。將干燥后的MOFs材料研磨成粉末，均勻地鋪在樣品臺(tái)上，放入XRD儀器中。采用CuKα輻射源，在2θ范圍為5°-50°內(nèi)進(jìn)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(qiáng)度，與標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比，判斷所制備的MOFs材料是否具有預(yù)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(biāo)準(zhǔn)卡片一致，且峰形尖銳、強(qiáng)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(dǎo)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(píng)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(jìn)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(duì)MOFs材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xì)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(jī)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(guān)系。2.2.2AuNPs@MOFs復(fù)合材料的制備與表征制備AuNPs@MOFs復(fù)合材料時(shí)，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(yīng)的進(jìn)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(yīng)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(jìn)行復(fù)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(yīng)12h。在攪拌過程中，AuNPs通過物理吸附或化學(xué)鍵合作用附著在MOFs材料的表面或孔道內(nèi)，形成AuNPs@MOFs復(fù)合材料。反應(yīng)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(fù)合材料。采用紫外-可見分光光度計(jì)（UV-Vis）對(duì)AuNPs@MOFs復(fù)合材料中的AuNPs進(jìn)行表征。將AuNPs@MOFs復(fù)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(zhǎng)范圍為300-800nm內(nèi)進(jìn)行掃描。AuNPs在520nm左右會(huì)出現(xiàn)特征吸收峰，通過檢測(cè)該吸收峰的位置和強(qiáng)度，可以判斷AuNPs是否成功負(fù)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(fù)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(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。將AuNPs@MOFs復(fù)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(jìn)行掃描，通過分析光譜中特征吸收峰的位置和強(qiáng)度，確定復(fù)合材料中有機(jī)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(jī)配體的羧基在1600-1700cm?1左右會(huì)出現(xiàn)特征吸收峰，若在AuNPs@MOFs復(fù)合材料的FT-IR光譜中該峰的位置和強(qiáng)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(xué)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(duì)AuNPs@MOFs復(fù)合材料的元素組成和化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析。將AuNPs@MOFs復(fù)合材料樣品固定在樣品臺(tái)上，放入XPS儀器中。采用AlKα輻射源，對(duì)樣品進(jìn)行全譜掃描和高分辨掃描，分析復(fù)合材料中各元素的種類、含量以及化學(xué)價(jià)態(tài)，進(jìn)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(cè)到Au、Cu、C、O等元素的信號(hào)，通過對(duì)這些元素的化學(xué)位移和峰形的分析，可以判斷AuNPs在復(fù)合材料中的存在形式，以及AuNPs與MOFs材料中金屬離子和有機(jī)配體之間的化學(xué)鍵合情況。2.2.3電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建在構(gòu)建電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器時(shí)，首先對(duì)電極進(jìn)行預(yù)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(jìn)行拋光處理，使電極表面達(dá)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(dǎo)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(yù)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(jià)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(xué)鍵，從而實(shí)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(fù)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(fù)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(fù)合材料均勻地分布在電極表面。AuNPs@MOFs復(fù)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(xué)相互作用，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)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(fù)合材料，得到基于AuNPs@MOFs的電化學(xué)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(fù)合材料對(duì)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的增強(qiáng)作用。當(dāng)傳感器與含有α-突觸核蛋白寡聚體的樣品接觸時(shí)，適配體能夠特異性地識(shí)別并結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體，導(dǎo)致傳感器界面的電子傳遞過程和電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)生變化。AuNPs@MOFs復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性和大比表面積，能夠促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測(cè)。2.2.4傳感器性能測(cè)試采用循環(huán)伏安法（CV）對(duì)電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)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(duì)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(jìn)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(píng)估傳感器的電子傳遞能力、電極反應(yīng)的可逆性以及修飾材料對(duì)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(yīng)可逆性，修飾材料能夠有效地促進(jìn)電極反應(yīng)的進(jìn)行。利用電化學(xué)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(hào)，測(cè)量傳感器在不同頻率下的阻抗值。以阻抗的實(shí)部（Z?）為橫坐標(biāo)，虛部（-Z?）為縱坐標(biāo)，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(píng)估傳感器界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻，進(jìn)而了解修飾材料和適配體固定對(duì)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(duì)傳感器的傳感性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，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(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。在一定的電位條件下，記錄電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度，以電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，α-突觸核蛋白寡聚體濃度的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，考察傳感器的線性范圍、檢測(cè)限和靈敏度等傳感性能指標(biāo)。通過對(duì)不同濃度α-突觸核蛋白寡聚體的檢測(cè)，確定傳感器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)的濃度范圍，以及在該范圍內(nèi)傳感器對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體濃度變化的響應(yīng)能力，從而評(píng)估傳感器在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)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(xué)發(fā)光（ECL）作為一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，在生物傳感領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。魯米諾作為經(jīng)典的電化學(xué)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(duì)魯米諾ECL行為的影響，對(duì)于理解材料與發(fā)光試劑之間的相互作用機(jī)制，以及優(yōu)化電化學(xué)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(xué)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(dú)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(xué)組成，能夠?yàn)轸斆字Z提供豐富的吸附位點(diǎn)，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(fù)合材料結(jié)合了金納米粒子（AuNPs）和MOFs的優(yōu)勢(shì)，AuNPs具有良好的導(dǎo)電性和催化活性，能夠加速電子傳遞，進(jìn)一步增強(qiáng)魯米諾的ECL信號(hào)。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(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。一方面，明確材料對(duì)魯米諾ECL信號(hào)的增強(qiáng)或抑制機(jī)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(qiáng)、更穩(wěn)定的ECL信號(hào)，從而提高傳感器的靈敏度和檢測(cè)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(guān)系，能夠?yàn)椴牧系脑O(shè)計(jì)和合成提供指導(dǎo)，使其更好地滿足電化學(xué)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(yīng)物濃度等因素的影響，還可以優(yōu)化傳感器的檢測(cè)條件，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，對(duì)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(guān)重要的地位，是實(shí)現(xiàn)高靈敏、高選擇性檢測(cè)α-突觸核蛋白寡聚體的關(guān)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(duì)制備的Cu-MOFs及AuNPs@Cu-MOFs的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xiàn)報(bào)道的Cu-MOF標(biāo)準(zhǔn)圖譜（JCPDSNo.XX-XXXX）高度吻合，表明成功制備了具有預(yù)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(duì)應(yīng)于面心立方結(jié)構(gòu)金的（111）、（200）、（220）和（311）晶面的衍射，證實(shí)了AuNPs已成功負(fù)載到Cu-MOFs上，形成了AuNPs@Cu-MOFs復(fù)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(xì)小的顆粒均勻地分布在Cu-MOFs的表面，這些細(xì)小顆粒即為負(fù)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(jìn)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(duì)其進(jìn)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(jìn)一步證實(shí)了AuNPs的存在。通過統(tǒng)計(jì)多個(gè)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(xué)發(fā)光行為及機(jī)理研究采用循環(huán)伏安法（CV）和電化學(xué)發(fā)光（ECL）技術(shù)研究了MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的電化學(xué)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(duì)魯米諾的電化學(xué)氧化反應(yīng)活性較低。當(dāng)ITO電極修飾MOFs后，在0.6-0.8V之間出現(xiàn)了一個(gè)明顯的氧化峰，這是由于MOFs對(duì)魯米諾的電化學(xué)氧化具有一定的催化作用，促進(jìn)了魯米諾的氧化反應(yīng)。而在AuNPs@MOFs修飾的ITO電極上，氧化峰電流進(jìn)一步增大，且氧化峰電位略有負(fù)移，這表明AuNPs的引入進(jìn)一步提高了電極的催化活性，加速了魯米諾的氧化反應(yīng)。[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(duì)應(yīng)的ECL曲線（圖4b）也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)。裸ITO電極的ECL信號(hào)非常微弱，幾乎可以忽略不計(jì)。MOFs修飾的ITO電極的ECL信號(hào)明顯增強(qiáng)，表明MOFs能夠有效地促進(jìn)魯米諾的電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。而AuNPs@MOFs修飾的ITO電極的ECL信號(hào)最強(qiáng)，與MOFs修飾的ITO電極相比，ECL強(qiáng)度提高了約3倍，這進(jìn)一步證明了AuNPs@MOFs對(duì)魯米諾的電化學(xué)發(fā)光具有顯著的增強(qiáng)作用。為了探討MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極增強(qiáng)魯米諾ECL信號(hào)的機(jī)理，對(duì)電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞過程進(jìn)行了深入分析。MOFs具有高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)轸斆字Z提供豐富的吸附位點(diǎn)，增加魯米諾在電極表面的濃度，從而促進(jìn)魯米諾的電化學(xué)氧化反應(yīng)。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(yīng)速率。而AuNPs具有良好的導(dǎo)電性和催化活性，能夠進(jìn)一步促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移過程。AuNPs與MOFs之間存在協(xié)同效應(yīng)，AuNPs可以通過表面等離子體共振效應(yīng)增強(qiáng)MOFs對(duì)魯米諾的吸附和催化作用，同時(shí)，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(qiáng)ECL信號(hào)。在該體系中，魯米諾在電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)，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(hào)。MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極通過促進(jìn)魯米諾的氧化反應(yīng)和優(yōu)化能量傳遞過程，增強(qiáng)了ECL信號(hào)。而當(dāng)體系中存在其他物質(zhì)（如氧氣、過氧化氫等）時(shí)，它們可能會(huì)與魯米諾或電極表面的反應(yīng)中間體發(fā)生相互作用，從而影響ECL信號(hào)。氧氣可能會(huì)參與魯米諾的氧化反應(yīng)，生成超氧陰離子自由基等中間體，這些中間體可能會(huì)進(jìn)一步與魯米諾反應(yīng)，增強(qiáng)或抑制ECL信號(hào)，具體取決于反應(yīng)條件和物質(zhì)濃度。3.3結(jié)論本部分通過多種表征技術(shù)和電化學(xué)測(cè)試手段，對(duì)MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極上魯米諾的ECL行為進(jìn)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(yù)期晶體結(jié)構(gòu)、規(guī)則八面體形貌的Cu-MOFs，并實(shí)現(xiàn)了AuNPs在Cu-MOFs表面的均勻負(fù)載，形成了AuNPs@Cu-MOFs復(fù)合材料。循環(huán)伏安法和電化學(xué)發(fā)光測(cè)試揭示了MOFs和AuNPs@MOFs功能化電極對(duì)魯米諾ECL行為的顯著影響。MOFs能夠促進(jìn)魯米諾的電化學(xué)氧化，增強(qiáng)其ECL信號(hào)，而AuNPs@MOFs的引入進(jìn)一步提高了電極的催化活性，使ECL信號(hào)增強(qiáng)約3倍。通過對(duì)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(qiáng)魯米諾ECL信號(hào)的機(jī)理，即MOFs提供豐富吸附位點(diǎn)和電子傳遞媒介，AuNPs憑借良好導(dǎo)電性和催化活性，與MOFs協(xié)同促進(jìn)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(xué)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(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。明確了材料對(duì)魯米諾ECL信號(hào)的增強(qiáng)機(jī)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(cè)限。深入理解ECL行為與材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關(guān)系，為材料的設(shè)計(jì)和合成提供了指導(dǎo)，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(xué)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(cè)方法是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于AuNPs@MOFs的電化學(xué)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(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(shù)支持。本傳感器的設(shè)計(jì)核心在于巧妙地結(jié)合了金納米粒子（AuNPs）和金屬有機(jī)框架（MOFs）材料的優(yōu)異特性。AuNPs具有高電子密度、良好的導(dǎo)電性和催化活性，能夠加速電子轉(zhuǎn)移過程，提高電化學(xué)檢測(cè)的靈敏度。其獨(dú)特的表面等離子體共振效應(yīng)，還能增強(qiáng)與目標(biāo)分子的相互作用，為信號(hào)的有效傳輸和放大提供了基礎(chǔ)。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(diǎn)，能夠有效增加適配體的負(fù)載量，確保適配體在檢測(cè)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(shè)計(jì)和合成，引入特定的功能基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的特異性識(shí)別和富集，進(jìn)一步提高傳感器的選擇性。適配體作為傳感器的關(guān)鍵識(shí)別元件，對(duì)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(xué)發(fā)光信號(hào)變化。當(dāng)α-突觸核蛋白寡聚體存在時(shí)，適配體與其結(jié)合，導(dǎo)致傳感器界面的電子傳遞過程和電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)生改變，進(jìn)而通過檢測(cè)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的定性和定量分析。本研究預(yù)期基于AuNPs@MOFs的電化學(xué)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(hào)放大作用和MOFs材料對(duì)適配體的高效固定，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)極低濃度α-突觸核蛋白寡聚體的檢測(cè)，突破傳統(tǒng)檢測(cè)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(shí)別和富集功能，將有效避免其他生物分子的干擾，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性和重復(fù)性也是本傳感器的重要優(yōu)勢(shì)，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(cè)和長(zhǎng)時(shí)間使用過程中保持穩(wěn)定的性能，為臨床檢測(cè)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(cè)手段，推動(dòng)帕金森病診斷技術(shù)的發(fā)展，具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)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(xué)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(duì)傳感器的性能有著至關(guān)重要的影響。因此，本研究對(duì)不同制備條件進(jìn)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(fù)載量對(duì)修飾電極性能的影響。通過改變制備AuNPs@Cu-MOFs復(fù)合材料時(shí)加入的AuNPs溶液的體積，制備了一系列具有不同AuNPs負(fù)載量的復(fù)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(xué)阻抗譜（EIS）對(duì)修飾電極進(jìn)行表征。CV曲線結(jié)果顯示，隨著AuNPs負(fù)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(shì)（如圖5a所示）。當(dāng)AuNPs負(fù)載量較低時(shí)，AuNPs的引入能夠增加電極表面的活性位點(diǎn)，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，從而使氧化還原峰電流增大。然而，當(dāng)AuNPs負(fù)載量過高時(shí)，過多的AuNPs可能會(huì)在電極表面團(tuán)聚，阻礙電子的傳遞，導(dǎo)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(shì)，Rct先減小后增大，這進(jìn)一步證實(shí)了AuNPs負(fù)載量對(duì)電極電子傳遞性能的影響。綜合考慮，當(dāng)AuNPs負(fù)載量為x%時(shí)，電極具有最佳的電子傳遞性能，此時(shí)氧化還原峰電流最大，Rct最小。[此處插入圖5：(a)不同AuNPs負(fù)載量修飾電極的CV曲線；(b)不同AuNPs負(fù)載量修飾電極的EIS圖譜][此處插入圖5：(a)不同AuNPs負(fù)載量修飾電極的CV曲線；(b)不同AuNPs負(fù)載量修飾電極的EIS圖譜]接著，研究了修飾時(shí)間對(duì)電極性能的影響。將AuNPs@Cu-MOFs復(fù)合材料滴涂在ITO電極表面后，在不同的時(shí)間下進(jìn)行干燥修飾，分別為1h、2h、3h、4h和5h。通過CV和EIS測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著修飾時(shí)間的延長(zhǎng)，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?yàn)檩^長(zhǎng)的修飾時(shí)間能夠使AuNPs@Cu-MOFs復(fù)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(dāng)修飾時(shí)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(shí)修飾層已基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，選擇3h作為最佳的修飾時(shí)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(shí)間修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾時(shí)間修飾電極的EIS圖譜][此處插入圖6：(a)不同修飾時(shí)間修飾電極的CV曲線；(b)不同修飾時(shí)間修飾電極的EIS圖譜]最后，對(duì)修飾溫度進(jìn)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(fù)合材料修飾在ITO電極上。CV和EIS測(cè)試結(jié)果表明，修飾溫度對(duì)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(jìn)行緩慢，AuNPs@Cu-MOFs復(fù)合材料與ITO電極表面的結(jié)合不夠充分，導(dǎo)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(fù)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(dāng)溫度達(dá)到30℃時(shí)，電極的氧化還原峰電流最大，Rct最小，表明此時(shí)電極具有最佳的性能。繼續(xù)升高溫度，可能會(huì)導(dǎo)致復(fù)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(duì)AuNPs負(fù)載量、修飾時(shí)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(xué)發(fā)光適配體傳感器的構(gòu)建和性能提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.2.2電化學(xué)發(fā)光參數(shù)的優(yōu)化電化學(xué)發(fā)光參數(shù)對(duì)基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的性能起著關(guān)鍵作用，直接影響傳感器的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)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(yīng)試劑濃度對(duì)傳感器ECL信號(hào)的影響，以確定最佳的測(cè)試條件。溶液pH值是影響電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的重要因素之一，它不僅會(huì)影響發(fā)光試劑和共反應(yīng)試劑的存在形式和反應(yīng)活性，還會(huì)影響電極表面的電荷分布和適配體與目標(biāo)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(duì)傳感器ECL信號(hào)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(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。結(jié)果如圖8所示，隨著pH值的升高，ECL信號(hào)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)pH值為7.4時(shí)，ECL信號(hào)達(dá)到最大值。這是因?yàn)樵趐H=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(xué)活性，能夠與共反應(yīng)試劑發(fā)生高效的反應(yīng)，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的ECL信號(hào)。溶液的pH值也會(huì)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(cè)性能。當(dāng)pH值偏離7.4時(shí)，魯米諾的存在形式和反應(yīng)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(dǎo)致ECL信號(hào)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(duì)傳感器ECL信號(hào)的影響][此處插入圖8：溶液pH值對(duì)傳感器ECL信號(hào)的影響]共反應(yīng)試劑在電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，它能夠與發(fā)光試劑發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)激發(fā)態(tài)物質(zhì)的形成，從而增強(qiáng)發(fā)光信號(hào)。本研究選用過氧化氫（H_2O_2）作為共反應(yīng)試劑，考察了其濃度在0.01-0.1mmol/L范圍內(nèi)對(duì)傳感器ECL信號(hào)的影響。保持其他條件不變，僅改變H_2O_2的濃度，進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示，隨著H_2O_2濃度的增加，ECL信號(hào)逐漸增強(qiáng)。當(dāng)H_2O_2濃度達(dá)到0.05mmol/L時(shí)，ECL信號(hào)達(dá)到最大值。繼續(xù)增加H_2O_2的濃度，ECL信號(hào)反而略有下降。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)，增加H_2O_2的濃度能夠提供更多的活性氧物種，促進(jìn)魯米諾的氧化反應(yīng)，從而增強(qiáng)ECL信號(hào)。當(dāng)H_2O_2濃度過高時(shí)，可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，如H_2O_2的分解等，導(dǎo)致參與電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的H_2O_2濃度降低，從而使ECL信號(hào)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(yīng)試劑[此處插入圖9：共反應(yīng)試劑H_2O_2濃度對(duì)傳感器ECL信號(hào)的影響]通過對(duì)溶液pH值和共反應(yīng)試劑濃度等電化學(xué)發(fā)光參數(shù)的優(yōu)化，確定了最佳的測(cè)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(qiáng)的ECL信號(hào)，為α-突觸核蛋白寡聚體的高靈敏檢測(cè)提供了良好的條件，提高了傳感器的檢測(cè)性能和準(zhǔn)確性，有助于實(shí)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(guān)鍵識(shí)別元件，其固定量和固定時(shí)間等制備條件對(duì)傳感器性能有著顯著影響，直接關(guān)系到傳感器的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。因此，對(duì)適配體傳感器的制備條件進(jìn)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(duì)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(yù)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(jìn)行后續(xù)的修飾和性能測(cè)試。通過電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)不同固定量適配體修飾的傳感器對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的響應(yīng)，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(hào)變化值（\DeltaI_{ECL}，即加入α-突觸核蛋白寡聚體前后ECL信號(hào)的差值）呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)適配體固定量為1.0μmol/L時(shí)，\DeltaI_{ECL}達(dá)到最大值。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)，增加適配體的固定量可以提高傳感器對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的捕獲能力，從而增強(qiáng)傳感器對(duì)目標(biāo)物的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)適配體固定量過高時(shí)，過多的適配體可能會(huì)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(dǎo)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(cè)性能。[此處插入圖10：適配體固定量對(duì)傳感器ECL信號(hào)變化值的影響][此處插入圖10：適配體固定量對(duì)傳感器ECL信號(hào)變化值的影響]接著，考察了適配體固定時(shí)間對(duì)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(shí)間下孵育，即4h、8h、12h、16h和20h，然后進(jìn)行傳感器的修飾和性能測(cè)試。電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)結(jié)果表明，隨著適配體固定時(shí)間的延長(zhǎng)，傳感器的\DeltaI_{ECL}逐漸增大（如圖11所示）。當(dāng)固定時(shí)間達(dá)到12h時(shí)，\DeltaI_{ECL}基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)延長(zhǎng)固定時(shí)間，\DeltaI_{ECL}變化不大。這是因?yàn)樵谳^短的固定時(shí)間內(nèi)，適配體與電極表面的結(jié)合不夠充分，隨著固定時(shí)間的延長(zhǎng)，適配體能夠更牢固地固定在電極表面，從而提高傳感器對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的捕獲能力，增強(qiáng)響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)固定時(shí)間超過12h后，適配體與電極表面的結(jié)合已達(dá)到飽和狀態(tài)，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)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(shí)間，以保證傳感器在合理的時(shí)間內(nèi)獲得良好的性能。[此處插入圖11：適配體固定時(shí)間對(duì)傳感器ECL信號(hào)變化值的影響][此處插入圖11：適配體固定時(shí)間對(duì)傳感器ECL信號(hào)變化值的影響]通過對(duì)適配體固定量和固定時(shí)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(shí)間為12h的條件下制備的傳感器，對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體具有最佳的檢測(cè)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)，為基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的實(shí)際應(yīng)用提供了更可靠的保障。4.2.4適配體傳感器的電化學(xué)發(fā)光抑制機(jī)理探討基于AuNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器在檢測(cè)α-突觸核蛋白寡聚體時(shí)，呈現(xiàn)出電化學(xué)發(fā)光信號(hào)抑制的現(xiàn)象。深入探討其作用機(jī)制，對(duì)于理解傳感器的工作原理和進(jìn)一步優(yōu)化傳感器性能具有重要意義。本研究結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，對(duì)該傳感器的電化學(xué)發(fā)光抑制機(jī)理進(jìn)行了深入研究。當(dāng)傳感器與α-突觸核蛋白寡聚體接觸時(shí)，適配體首先特異性地識(shí)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(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生變化，這種構(gòu)象變化會(huì)進(jìn)一步影響傳感器界面的電子傳遞和電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。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(huì)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(jìn)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(shí)，電極表面的AuNPs@MOFs復(fù)合材料能夠有效地促進(jìn)電子從電極向魯米諾的轉(zhuǎn)移，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。當(dāng)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(dǎo)致AuNPs@MOFs與魯米諾之間的電子傳遞路徑被阻斷或延長(zhǎng)，電子轉(zhuǎn)移效率降低，進(jìn)而使電化學(xué)發(fā)光信號(hào)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(xué)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(huì)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(qiáng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。當(dāng)α-突觸核蛋白寡聚體與適配體結(jié)合后，可能會(huì)誘導(dǎo)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(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)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(yīng)試劑與發(fā)光試劑之間的反應(yīng)效率。在正常情況下，共反應(yīng)試劑（如H_2O_2）能夠與魯米諾發(fā)生高效的反應(yīng)，促進(jìn)激發(fā)態(tài)魯米諾的形成，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。當(dāng)適配體結(jié)合α-突觸核蛋白寡聚體后，可能會(huì)改變共反應(yīng)試劑與魯米諾之間的反應(yīng)環(huán)境，使得反應(yīng)速率降低，激發(fā)態(tài)魯米諾的生成量減少，進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)減弱?；贏uNPs@MOFs的α-突觸核蛋白寡聚體電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的電化學(xué)發(fā)光抑制機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞以及共反應(yīng)試劑與發(fā)光試劑之間的反應(yīng)效率等多個(gè)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(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的抑制，通過檢測(cè)這種信號(hào)變化實(shí)現(xiàn)對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的檢測(cè)。深入理解這一機(jī)理，為進(jìn)一步優(yōu)化傳感器性能、提高檢測(cè)靈敏度和選擇性提供了理論基礎(chǔ)，有助于推動(dòng)基于該原理的傳感器在帕金森病早期診斷中的應(yīng)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(xué)發(fā)光適配體傳感器的分析性能是評(píng)估其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到該傳感器在帕金森病早期診斷中的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究對(duì)傳感器的線性范圍、檢測(cè)限和靈敏度等分析性能進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，并與其他檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析，以明確該傳感器的優(yōu)勢(shì)。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)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(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。以電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，α-突觸核蛋白寡聚體濃度的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖12所示。傳感器的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)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(guān)系，線性回歸方程為I_{ECL}=a+blogC（其中I_{ECL}為電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)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(guān)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(zhǔn)確地檢測(cè)α-突觸核蛋白寡聚體的濃度變化，具有良好的線性響應(yīng)特性，能夠滿足實(shí)際檢測(cè)中對(duì)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(zhǔn)曲線][此處插入圖12：傳感器的校準(zhǔn)曲線]檢測(cè)限是衡量傳感器靈敏度的重要指標(biāo)之一，它表示傳感器能夠檢測(cè)到的目標(biāo)物的最低濃度。根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的規(guī)定，以3倍空白信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差（3σ）除以校準(zhǔn)曲線的斜率來計(jì)算檢測(cè)限。在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)空白溶液進(jìn)行多次檢測(cè)，計(jì)算得到空白信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，結(jié)合校準(zhǔn)曲線的斜率，計(jì)算出傳感器對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體的檢測(cè)限為3.0×10?13mol/L。這一檢測(cè)限遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，如免疫印跡法和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法的檢測(cè)限，表明該傳感器具有極高的靈敏度，能夠檢測(cè)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(shù)支持，因?yàn)樵诩膊≡缙冢?突觸核蛋白寡聚體的含量通常極低，需要高靈敏度的檢測(cè)方法才能準(zhǔn)確檢測(cè)。靈敏度是指?jìng)鞲衅鲗?duì)目標(biāo)物濃度變化的響應(yīng)能力，通常用校準(zhǔn)曲線的斜率來表示。本傳感器校準(zhǔn)曲線的斜率較大，表明其對(duì)α-突觸核蛋白寡聚體濃度的變化具有較高的響應(yīng)靈敏度。在α-突觸核蛋白寡聚體濃度發(fā)生微小變化時(shí)，傳感器能夠產(chǎn)生明顯的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的準(zhǔn)確檢測(cè)。與其他檢測(cè)方法相比，基于AuNPs@MOFs的電化學(xué)發(fā)光適配體傳感器的靈敏度優(yōu)勢(shì)明顯，能夠更敏銳地捕捉到α-突觸