基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的癌胚抗原免疫分析檢測(cè)新策略研究一、引言1.1研究背景與意義癌癥，作為全球范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病之一，其發(fā)病率和死亡率長(zhǎng)期居高不下。近年來(lái)，隨著人口老齡化進(jìn)程的加速以及生活方式、環(huán)境因素的改變，癌癥的發(fā)病趨勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2020年全球新增癌癥病例高達(dá)1930萬(wàn)例，因癌癥死亡的人數(shù)約為1000萬(wàn)例。在中國(guó)，癌癥同樣是導(dǎo)致居民死亡的首要原因之一，每年新增病例數(shù)持續(xù)攀升，給社會(huì)和家庭帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。癌癥的早期診斷對(duì)于提高患者的生存率和生活質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。大量臨床研究表明，早期癌癥患者在接受及時(shí)有效的治療后，5年生存率可顯著提高，部分癌癥類(lèi)型甚至能夠?qū)崿F(xiàn)臨床治愈。例如，早期乳腺癌患者在接受規(guī)范治療后的5年生存率可達(dá)90%以上，而晚期患者的5年生存率則大幅下降至20%左右。此外，早期診斷還能有效減輕患者的治療痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，避免因病情延誤而導(dǎo)致的復(fù)雜治療方案和高額醫(yī)療費(fèi)用。癌胚抗原（CEA）作為一種重要的腫瘤標(biāo)志物，在多種癌癥的早期診斷、病情監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。CEA是一種具有人類(lèi)胚胎抗原特性的酸性糖蛋白，正常情況下，其在人體血清中的含量極低，通常小于5ng/mL。然而，當(dāng)機(jī)體發(fā)生惡性腫瘤時(shí)，如大腸癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌等，癌細(xì)胞會(huì)大量分泌CEA，導(dǎo)致其在血清中的濃度顯著升高。因此，通過(guò)準(zhǔn)確檢測(cè)血清中CEA的含量，醫(yī)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的癌癥風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)的診斷和治療提供重要依據(jù)。傳統(tǒng)的CEA檢測(cè)方法主要包括酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、放射免疫測(cè)定法（RIA）等。ELISA法是基于抗原-抗體特異性結(jié)合的原理，通過(guò)酶標(biāo)記物催化底物顯色來(lái)檢測(cè)CEA的含量。雖然該方法具有操作相對(duì)簡(jiǎn)便、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但存在檢測(cè)靈敏度低、線性范圍窄、易受干擾等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足早期癌癥診斷對(duì)高靈敏度檢測(cè)的需求。RIA法則是利用放射性核素標(biāo)記抗原或抗體，通過(guò)檢測(cè)放射性強(qiáng)度來(lái)定量分析CEA。盡管RIA法具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，但其放射性物質(zhì)的使用存在安全隱患，對(duì)操作人員和環(huán)境造成潛在威脅，同時(shí)檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備和技術(shù)人員，限制了其在臨床中的廣泛應(yīng)用。隨著納米技術(shù)、材料科學(xué)和電化學(xué)分析技術(shù)的飛速發(fā)展，基于量子點(diǎn)和電沉積CdS膜的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法應(yīng)運(yùn)而生，為CEA的檢測(cè)提供了新的思路和途徑。量子點(diǎn)作為一種新型的納米發(fā)光材料，具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。其發(fā)光強(qiáng)度高，能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，從而提高檢測(cè)的靈敏度；發(fā)光波長(zhǎng)可通過(guò)調(diào)節(jié)粒徑大小和組成成分進(jìn)行精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)物的特異性檢測(cè)；光耐久性好，在長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定的發(fā)光性能，減少信號(hào)漂移和誤差；熒光壽命長(zhǎng)，有利于提高檢測(cè)的分辨率和準(zhǔn)確性。此外，量子點(diǎn)還具有良好的生物相容性，能夠與生物分子（如抗體、蛋白質(zhì)等）進(jìn)行有效結(jié)合，為構(gòu)建高靈敏度的生物傳感器奠定了基礎(chǔ)。電沉積CdS膜是一種通過(guò)電化學(xué)沉積技術(shù)在電極表面制備的硫化鎘薄膜。CdS膜具有穩(wěn)定的材料特性和良好的生物相容性，能夠?yàn)榱孔狱c(diǎn)和生物分子提供穩(wěn)定的固定載體，有效防止其脫落和失活。同時(shí)，通過(guò)精確控制電沉積參數(shù)，如沉積電位、沉積時(shí)間、溶液濃度等，可以靈活調(diào)節(jié)CdS膜的形貌和性能，優(yōu)化其對(duì)量子點(diǎn)的負(fù)載能力和電子傳輸性能，進(jìn)一步提高電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的靈敏度和穩(wěn)定性?；诹孔狱c(diǎn)和電沉積CdS膜的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出諸多傳統(tǒng)檢測(cè)方法無(wú)法比擬的特點(diǎn)。該方法具有極高的靈敏度，能夠檢測(cè)到極低濃度的CEA，滿(mǎn)足早期癌癥診斷對(duì)高靈敏度檢測(cè)的嚴(yán)格要求；檢測(cè)速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)，為臨床診斷提供及時(shí)的結(jié)果；操作簡(jiǎn)便，無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理和專(zhuān)業(yè)設(shè)備，降低了檢測(cè)成本和技術(shù)門(mén)檻；選擇性好，通過(guò)特異性抗體與CEA的結(jié)合，能夠有效避免其他生物分子的干擾，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，這種新型檢測(cè)方法在癌癥早期診斷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望成為臨床檢測(cè)CEA的重要技術(shù)手段，為癌癥的早期發(fā)現(xiàn)和治療提供有力支持，對(duì)降低癌癥死亡率、提高患者生活質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在癌癥早期診斷的重要需求推動(dòng)下，基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的CEA免疫分析檢測(cè)技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，取得了豐富的研究成果，同時(shí)也存在一些亟待解決的問(wèn)題。在量子點(diǎn)用于CEA檢測(cè)方面，國(guó)外學(xué)者開(kāi)展了一系列深入研究。美國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)將量子點(diǎn)與特異性抗體相結(jié)合，構(gòu)建了高靈敏度的量子點(diǎn)免疫傳感器。他們利用量子點(diǎn)的高發(fā)光效率，顯著增強(qiáng)了檢測(cè)信號(hào)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)低濃度CEA的檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)到了pg/mL級(jí)別。在國(guó)內(nèi)，相關(guān)研究也取得了顯著進(jìn)展。中國(guó)科學(xué)院的研究人員采用表面修飾技術(shù)，對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行功能化處理，提高了其與生物分子的結(jié)合穩(wěn)定性。通過(guò)優(yōu)化量子點(diǎn)的合成工藝和表面修飾方法，進(jìn)一步降低了檢測(cè)限，并提高了檢測(cè)的選擇性和穩(wěn)定性，為CEA的臨床檢測(cè)提供了更可靠的技術(shù)手段。對(duì)于電沉積CdS膜在CEA檢測(cè)中的應(yīng)用，國(guó)外研究主要集中在優(yōu)化電沉積工藝和探索新型復(fù)合膜材料。例如，歐洲的科研小組通過(guò)精確控制電沉積參數(shù)，制備出具有均勻形貌和良好性能的CdS膜。他們將電沉積CdS膜與生物傳感器相結(jié)合，有效提高了傳感器的穩(wěn)定性和檢測(cè)靈敏度，為CEA的檢測(cè)提供了新的策略。國(guó)內(nèi)的研究則更側(cè)重于開(kāi)發(fā)基于電沉積CdS膜的新型免疫分析方法。復(fù)旦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在CdS膜表面引入納米結(jié)構(gòu)，增大了膜的比表面積，提高了對(duì)量子點(diǎn)和生物分子的負(fù)載能力。在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)建了新型的電化學(xué)發(fā)光免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CEA的高靈敏檢測(cè)，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。在電化學(xué)發(fā)光技術(shù)用于CEA檢測(cè)的研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都致力于開(kāi)發(fā)新型的電化學(xué)發(fā)光體系和優(yōu)化檢測(cè)方法。國(guó)外的研究重點(diǎn)在于探索新型的發(fā)光試劑和構(gòu)建高效的電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系。日本的科研人員開(kāi)發(fā)了一種基于新型發(fā)光試劑的電化學(xué)發(fā)光免疫分析方法，該方法具有更高的發(fā)光效率和穩(wěn)定性，顯著提高了CEA檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)的研究則更注重將電化學(xué)發(fā)光技術(shù)與納米技術(shù)、生物技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出具有創(chuàng)新性的檢測(cè)方法。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用納米材料的獨(dú)特性質(zhì)，構(gòu)建了納米復(fù)合材料修飾的電化學(xué)發(fā)光傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CEA的超靈敏檢測(cè)，檢測(cè)性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的CEA免疫分析檢測(cè)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。部分研究中量子點(diǎn)的合成過(guò)程較為復(fù)雜，成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。電沉積CdS膜的制備工藝還不夠成熟，膜的質(zhì)量和性能穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。此外，現(xiàn)有檢測(cè)方法在實(shí)際樣品檢測(cè)中的抗干擾能力和重復(fù)性仍需加強(qiáng)，以滿(mǎn)足臨床檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)確性和可靠性的嚴(yán)格要求。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究圍繞基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的癌胚抗原(CEA)免疫分析檢測(cè)展開(kāi)，涵蓋材料制備、電極構(gòu)建、性能研究以及實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用等多方面內(nèi)容。在材料制備方面，采用水熱合成法制備量子點(diǎn)。具體而言，將一定量的鎘鹽（如CdCl??2.5H?O）、硫源（如Na?S）以及表面修飾劑（如巰基丙酸）按特定比例加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?。隨后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，在一定溫度（如180℃）和時(shí)間（如12h）條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，通過(guò)離心、洗滌等步驟對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行純化處理，最終得到具有良好發(fā)光性能的量子點(diǎn)。利用透射電子顯微鏡（TEM）觀察量子點(diǎn)的形貌和粒徑大小，通過(guò)熒光光譜儀測(cè)定其熒光發(fā)射光譜，以表征量子點(diǎn)的性能。通過(guò)恒電位電沉積法制備CdS膜。首先，對(duì)工作電極（如玻碳電極）進(jìn)行預(yù)處理，依次用不同粒徑的氧化鋁粉末拋光至鏡面，然后在無(wú)水乙醇和去離子水中超聲清洗，以去除電極表面的雜質(zhì)。將處理后的電極置于含有鎘離子（如CdSO?）和硫離子（如Na?S?O?）的電解液中，在特定電位（如-1.0V）下進(jìn)行電沉積。沉積時(shí)間根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行調(diào)整（如300s）。電沉積完成后，取出電極，用去離子水沖洗干凈，自然晾干。采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察CdS膜的表面形貌，利用X射線衍射儀（XRD）分析其晶體結(jié)構(gòu)，以此對(duì)CdS膜進(jìn)行表征。構(gòu)建修飾電極時(shí)，將制備好的量子點(diǎn)通過(guò)物理吸附或化學(xué)共價(jià)鍵合的方式固定在電沉積CdS膜修飾的電極表面。例如，采用化學(xué)共價(jià)鍵合方法時(shí)，先對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行羧基化處理，然后在電極表面引入氨基，利用碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）作為交聯(lián)劑，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)與電極表面的共價(jià)連接。再將CEA抗體通過(guò)類(lèi)似的方法固定在量子點(diǎn)修飾的電極表面，構(gòu)建成CEA抗體修飾的量子點(diǎn)/CdS膜修飾電極。運(yùn)用SEM、X射線光電子能譜（XPS）等手段對(duì)電極表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行表征，以確定修飾過(guò)程是否成功。深入研究修飾電極的ECL特性。在含有共反應(yīng)劑（如過(guò)硫酸鉀）的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）中，利用電化學(xué)發(fā)光分析儀，采用循環(huán)伏安法（CV）和計(jì)時(shí)電位法（CP）研究電極的電化學(xué)發(fā)光行為。通過(guò)改變量子點(diǎn)的濃度、CdS膜的厚度、共反應(yīng)劑的濃度以及掃描電位范圍等實(shí)驗(yàn)條件，探究各因素對(duì)ECL信號(hào)強(qiáng)度的影響。例如，逐步增加量子點(diǎn)的濃度，觀察ECL信號(hào)的變化趨勢(shì)，確定最佳的量子點(diǎn)負(fù)載量；改變CdS膜的沉積時(shí)間，研究膜厚度對(duì)ECL性能的影響。通過(guò)優(yōu)化這些實(shí)驗(yàn)條件，提高ECL信號(hào)強(qiáng)度，為CEA的檢測(cè)奠定良好基礎(chǔ)。在利用修飾電極檢測(cè)CEA的實(shí)驗(yàn)中，首先配制一系列不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液（如0.01ng/mL、0.1ng/mL、1ng/mL、10ng/mL、100ng/mL）。將構(gòu)建好的修飾電極依次浸入不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在特定條件下孵育一定時(shí)間（如30min），使CEA與電極表面的抗體充分結(jié)合。然后，將電極置于電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)池中，在優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)，記錄不同濃度CEA對(duì)應(yīng)的ECL信號(hào)強(qiáng)度。以CEA濃度為橫坐標(biāo)，ECL信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用該標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)待測(cè)樣品中的CEA含量進(jìn)行定量分析。同時(shí)，為了驗(yàn)證檢測(cè)方法的可靠性，對(duì)實(shí)際樣品（如癌癥患者和健康人的血清）進(jìn)行檢測(cè)，并與傳統(tǒng)的ELISA法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（如t檢驗(yàn)）評(píng)估兩種方法檢測(cè)結(jié)果的差異，以確定本研究方法的準(zhǔn)確性和可靠性。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1量子點(diǎn)概述2.1.1量子點(diǎn)的定義與特性量子點(diǎn)（QuantumDot，QD），又被稱(chēng)作人造原子、半導(dǎo)體納米晶體，是一類(lèi)由納米級(jí)顆粒構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，其直徑通常小于10nm。由于尺寸極小，量子點(diǎn)內(nèi)部電子在各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)均受到限制，進(jìn)而引發(fā)量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、多激子產(chǎn)生效應(yīng)等一系列量子效應(yīng)。這些獨(dú)特的量子效應(yīng)賦予了量子體系特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，使其展現(xiàn)出許多與宏觀材料截然不同的新穎特性。量子限域效應(yīng)是量子點(diǎn)最為顯著的特性之一。當(dāng)量子點(diǎn)的尺寸逐漸減小至與電子的德布羅意波長(zhǎng)相近時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)，其能級(jí)由連續(xù)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉至⒌牧孔踊芗?jí)。這種能級(jí)的量子化導(dǎo)致量子點(diǎn)的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，例如，隨著量子點(diǎn)尺寸的減小，其吸收光譜和發(fā)射光譜會(huì)發(fā)生藍(lán)移，即向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。這種可通過(guò)調(diào)節(jié)尺寸來(lái)精確調(diào)控光學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)，使得量子點(diǎn)在發(fā)光二極管、激光器、生物熒光標(biāo)記等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。量子點(diǎn)還具備出色的發(fā)光特性。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，量子點(diǎn)的發(fā)射峰極為狹窄，且對(duì)稱(chēng)性能良好，這使得它們?cè)跓晒鈾z測(cè)中能夠有效避免光譜重疊，提高檢測(cè)的分辨率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，量子點(diǎn)的吸收光譜寬泛，能夠在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收光子，然后在特定波長(zhǎng)下發(fā)射出強(qiáng)烈的熒光。這一特性使得量子點(diǎn)可以通過(guò)單一波長(zhǎng)的激發(fā)光實(shí)現(xiàn)不同顏色的熒光發(fā)射，為多色熒光標(biāo)記和成像提供了便利。此外，量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好，具有較長(zhǎng)的熒光壽命，在長(zhǎng)時(shí)間的光照和檢測(cè)過(guò)程中，能夠保持穩(wěn)定的發(fā)光性能，減少信號(hào)的衰減和漂移，從而提高檢測(cè)的可靠性。量子點(diǎn)的表面效應(yīng)也不容忽視。由于量子點(diǎn)的比表面積較大，表面原子占比較高，表面原子的配位不飽和性使得量子點(diǎn)表面具有較高的活性。這種高活性使得量子點(diǎn)容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)表面修飾可以引入各種功能基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)與生物分子、有機(jī)分子等的有效結(jié)合。表面修飾不僅能夠改善量子點(diǎn)的分散性和穩(wěn)定性，還能賦予量子點(diǎn)特定的生物活性和功能，使其在生物傳感、藥物輸送等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，通過(guò)在量子點(diǎn)表面修飾抗體，可以制備出具有特異性識(shí)別能力的生物傳感器，用于檢測(cè)特定的生物分子；修飾靶向基團(tuán)后，量子點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的靶向輸送，提高藥物治療的效果。2.1.2CdS量子點(diǎn)的特性與應(yīng)用CdS量子點(diǎn)作為量子點(diǎn)家族中的重要成員，由IIB-VIA族元素組成，具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)等特性，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在電化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。在光學(xué)特性方面，CdS量子點(diǎn)具有較寬的帶隙，約為2.42eV（室溫下）。這一特性使其在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有良好的發(fā)光性能，發(fā)射光譜覆蓋藍(lán)光到綠光區(qū)域。通過(guò)精確控制CdS量子點(diǎn)的尺寸和組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其發(fā)光波長(zhǎng)的精細(xì)調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)量子點(diǎn)的尺寸減小時(shí)，其帶隙增大，發(fā)射光的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)從綠光到藍(lán)光的發(fā)射。這種可調(diào)控的發(fā)光特性使得CdS量子點(diǎn)在發(fā)光二極管、熒光顯示、生物熒光標(biāo)記等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在生物熒光標(biāo)記中，CdS量子點(diǎn)可以作為熒光探針，利用其獨(dú)特的發(fā)光特性對(duì)生物分子進(jìn)行標(biāo)記和檢測(cè)。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，CdS量子點(diǎn)具有更高的熒光量子產(chǎn)率和更好的光穩(wěn)定性，能夠提供更清晰、更穩(wěn)定的熒光信號(hào)，有助于提高生物檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。從電學(xué)特性來(lái)看，CdS量子點(diǎn)具有良好的半導(dǎo)體性能。其電子遷移率較高，能夠在電場(chǎng)作用下快速傳輸電子。這一特性使得CdS量子點(diǎn)在光電器件中具有重要應(yīng)用價(jià)值，如在太陽(yáng)能電池中，CdS量子點(diǎn)可以作為光吸收層或電子傳輸層，有效地提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在光電探測(cè)器中，CdS量子點(diǎn)對(duì)光信號(hào)具有快速的響應(yīng)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微弱光信號(hào)的高效檢測(cè)。在電化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域，CdS量子點(diǎn)展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)發(fā)光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)，將電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光兩個(gè)過(guò)程相結(jié)合。CdS量子點(diǎn)在電化學(xué)發(fā)光體系中可以作為發(fā)光體，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的CdS*，當(dāng)激發(fā)態(tài)的CdS*回到基態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子，從而產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。CdS量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)。此外，通過(guò)與共反應(yīng)劑（如過(guò)硫酸鉀、三丙胺等）協(xié)同作用，可以進(jìn)一步增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。共反應(yīng)劑在電極表面被氧化或還原，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性或還原性的自由基，這些自由基與CdS量子點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)CdS量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)生成，從而顯著提高電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度。這種基于CdS量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在生物分析、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。例如，在生物分析中，可以利用CdS量子點(diǎn)構(gòu)建電化學(xué)發(fā)光免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物標(biāo)志物（如癌胚抗原、甲胎蛋白等）的高靈敏檢測(cè)，為疾病的早期診斷提供有力支持。2.2電沉積CdS膜2.2.1電沉積原理電沉積，作為一種重要的材料表面處理技術(shù)，是在電場(chǎng)作用下，金屬離子或其他粒子在電極表面發(fā)生還原反應(yīng)并沉積形成薄膜的過(guò)程。這一過(guò)程涉及多個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象，包括電極反應(yīng)、離子遷移等，其基本原理基于電化學(xué)中的氧化還原反應(yīng)。在電沉積體系中，通常由電解質(zhì)溶液、陽(yáng)極和陰極組成。電解質(zhì)溶液中含有待沉積物質(zhì)的離子，如在制備CdS膜時(shí)，溶液中需含有鎘離子（Cd2?）和硫離子（S2?）。陽(yáng)極是發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，在電沉積過(guò)程中，陽(yáng)極材料失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出金屬離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液。例如，若陽(yáng)極采用金屬鎘，則陽(yáng)極反應(yīng)為Cd-2e?→Cd2?。陰極是發(fā)生還原反應(yīng)的電極，在電場(chǎng)的作用下，電解質(zhì)溶液中的金屬離子向陰極遷移，并在陰極表面獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，沉積形成金屬薄膜。對(duì)于CdS膜的電沉積，陰極反應(yīng)主要包括Cd2?+2e?→Cd和S2?+2e?→S，隨后Cd和S結(jié)合生成CdS并沉積在陰極表面。離子遷移是電沉積過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一。在電場(chǎng)的作用下，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子（如Cd2?）向陰極遷移，陰離子（如S2?）向陽(yáng)極遷移。離子遷移的速率受到多種因素的影響，包括電場(chǎng)強(qiáng)度、離子濃度、溶液粘度等。根據(jù)Nernst-Planck方程，離子的遷移通量（J）與離子的擴(kuò)散系數(shù)（D）、濃度梯度（dC/dx）、電位梯度（dφ/dx）以及離子的電荷量（z）和溶液流速（v）等因素有關(guān)，其表達(dá)式為J=-D(dC/dx)-(zFD/RT)(dφ/dx)+Cv，其中F為法拉第常數(shù)，R為氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度。在電沉積過(guò)程中，離子遷移不僅影響著沉積速率，還對(duì)薄膜的質(zhì)量和均勻性產(chǎn)生重要影響。如果離子遷移速率過(guò)快，可能導(dǎo)致局部離子濃度過(guò)高，從而使沉積層出現(xiàn)不均勻、粗糙等缺陷；相反，若離子遷移速率過(guò)慢，則會(huì)降低沉積效率，延長(zhǎng)制備時(shí)間。在陰極表面，除了發(fā)生金屬離子的還原反應(yīng)外，還可能同時(shí)發(fā)生其他副反應(yīng)，如析氫反應(yīng)（2H?+2e?→H?↑）。這些副反應(yīng)會(huì)消耗電荷，降低陰極金屬的析出效率，同時(shí)產(chǎn)生的氣體可能會(huì)在沉積層中形成氣孔或空洞，影響薄膜的質(zhì)量和性能。例如，在CdS膜的電沉積過(guò)程中，析氫反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣可能會(huì)在CdS膜中形成微小的氣孔，降低膜的致密性和穩(wěn)定性。因此，在電沉積過(guò)程中，需要通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，如控制電極電位、溶液pH值、電流密度等，來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高電沉積的電流效率和薄膜質(zhì)量。2.2.2CdS膜的電沉積制備與特性本研究采用恒電位電沉積法制備CdS膜。在進(jìn)行電沉積之前，需對(duì)工作電極進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。選取玻碳電極作為工作電極，依次用粒徑為0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末對(duì)其進(jìn)行拋光處理，直至電極表面呈現(xiàn)鏡面光澤，以去除電極表面的氧化層和雜質(zhì)，提高電極的導(dǎo)電性和表面平整度。隨后，將拋光后的電極置于無(wú)水乙醇和去離子水中分別超聲清洗10min，以徹底清除電極表面殘留的氧化鋁粉末和其他污染物。清洗后的電極用氮?dú)獯蹈桑瑐溆?。將處理好的工作電極置于含有0.1mol/LCdSO?和0.1mol/LNa?S?O?的電解液中，在-1.0V的恒電位下進(jìn)行電沉積。電沉積過(guò)程中，通過(guò)磁力攪拌器以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌電解液，使溶液中的離子分布均勻，確保電沉積過(guò)程的一致性。沉積時(shí)間設(shè)定為300s，在該時(shí)間內(nèi)，電解液中的鎘離子（Cd2?）和硫離子（S2?）在電場(chǎng)作用下向電極表面遷移，并在電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，生成CdS并沉積在電極表面。電沉積完成后，取出電極，用去離子水沖洗干凈，自然晾干。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)制備的CdS膜表面形貌進(jìn)行觀察。從SEM圖像（圖1）可以清晰地看出，CdS膜呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小較為均勻，平均粒徑約為50nm。這些顆粒緊密堆積，形成了連續(xù)且致密的薄膜結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于提高膜的穩(wěn)定性和對(duì)量子點(diǎn)的負(fù)載能力。CdS膜表面較為光滑，沒(méi)有明顯的孔洞和裂紋，這表明電沉積過(guò)程較為穩(wěn)定，制備的CdS膜質(zhì)量良好。運(yùn)用X射線衍射儀（XRD）對(duì)CdS膜的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。XRD圖譜（圖2）顯示，在2θ為26.5°、43.8°和51.8°處出現(xiàn)了明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于CdS的（111）、（220）和（311）晶面，這表明制備的CdS膜具有立方晶系結(jié)構(gòu)。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比，確認(rèn)所制備的CdS膜為純相CdS，沒(méi)有其他雜質(zhì)相的存在。此外，衍射峰的強(qiáng)度較高且峰型尖銳，說(shuō)明CdS膜的結(jié)晶度良好，晶體結(jié)構(gòu)較為完整。這種高結(jié)晶度的CdS膜有助于提高其電學(xué)和光學(xué)性能，為后續(xù)的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)提供了良好的基礎(chǔ)。2.3電化學(xué)發(fā)光2.3.1電化學(xué)發(fā)光原理電化學(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)，巧妙地將電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光兩個(gè)過(guò)程有機(jī)結(jié)合。在這一過(guò)程中，涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟和復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其基本原理如下。在電化學(xué)發(fā)光體系中，通常包含發(fā)光體、共反應(yīng)劑和電解質(zhì)溶液。當(dāng)在電極兩端施加一定的電壓時(shí)，電極表面會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。以常用的量子點(diǎn)作為發(fā)光體，過(guò)硫酸鉀（S?O?2?）作為共反應(yīng)劑的體系為例，在陽(yáng)極，量子點(diǎn)（如CdS量子點(diǎn)）失去電子被氧化，形成氧化態(tài)的量子點(diǎn)（CdS?），其電極反應(yīng)式為CdS-e?→CdS?。同時(shí)，在陰極，共反應(yīng)劑過(guò)硫酸鉀得到電子被還原，生成具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基（SO???），電極反應(yīng)式為S?O?2?+e?→SO???。生成的硫酸根自由基（SO???）具有很強(qiáng)的氧化性，它會(huì)與氧化態(tài)的量子點(diǎn)（CdS?）發(fā)生反應(yīng)。硫酸根自由基（SO???）從氧化態(tài)的量子點(diǎn)（CdS?）奪取電子，使量子點(diǎn)回到基態(tài)，同時(shí)自身被還原為硫酸根離子（SO?2?）。在這個(gè)過(guò)程中，量子點(diǎn)從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，會(huì)釋放出能量，以光子的形式發(fā)射出來(lái)，從而產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，反應(yīng)式為CdS?+SO???→CdS+SO?2?+hv（hv表示光子）。在整個(gè)電化學(xué)發(fā)光過(guò)程中，能量的轉(zhuǎn)換起到了關(guān)鍵作用。電能首先通過(guò)電極反應(yīng)轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使發(fā)光體和共反應(yīng)劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的物質(zhì)。激發(fā)態(tài)的物質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)迅速回到基態(tài)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，以光子的形式釋放出來(lái)。這種能量的高效轉(zhuǎn)換使得電化學(xué)發(fā)光具有較高的發(fā)光效率和靈敏度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)。2.3.2量子點(diǎn)及電沉積CdS膜在電化學(xué)發(fā)光中的作用量子點(diǎn)作為一種新型的納米發(fā)光材料，在電化學(xué)發(fā)光中發(fā)揮著核心作用，其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)對(duì)電化學(xué)發(fā)光性能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。量子點(diǎn)具有高發(fā)光效率的特性。由于量子限域效應(yīng)，量子點(diǎn)的能級(jí)呈分立狀態(tài)，電子在能級(jí)之間躍遷時(shí)，能夠高效地吸收和發(fā)射光子。在電化學(xué)發(fā)光過(guò)程中，量子點(diǎn)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)后，能夠迅速回到基態(tài)，并以較高的量子產(chǎn)率發(fā)射出光子，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。例如，CdS量子點(diǎn)在合適的電化學(xué)條件下，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的發(fā)光信號(hào)，其量子產(chǎn)率可達(dá)到一定水平，為電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)提供了良好的信號(hào)基礎(chǔ)。量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)可通過(guò)調(diào)節(jié)其尺寸和組成進(jìn)行精確調(diào)控。不同尺寸和組成的量子點(diǎn)具有不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，從而發(fā)射出不同波長(zhǎng)的光。這一特性使得量子點(diǎn)能夠在多組分檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。通過(guò)選擇合適的量子點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)物的特異性檢測(cè)。例如，在同時(shí)檢測(cè)多種腫瘤標(biāo)志物時(shí)，可以利用不同發(fā)光波長(zhǎng)的量子點(diǎn)分別標(biāo)記不同的抗體，通過(guò)檢測(cè)不同波長(zhǎng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種腫瘤標(biāo)志物的同時(shí)檢測(cè)。量子點(diǎn)還具有良好的光穩(wěn)定性。在長(zhǎng)時(shí)間的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)過(guò)程中，量子點(diǎn)能夠保持穩(wěn)定的發(fā)光性能，不易受到光漂白和化學(xué)環(huán)境變化的影響。這一特性保證了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，減少了因信號(hào)漂移而導(dǎo)致的誤差。例如，在連續(xù)多次檢測(cè)相同樣品時(shí)，量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，為臨床檢測(cè)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。電沉積CdS膜在電化學(xué)發(fā)光中也扮演著重要角色，其對(duì)量子點(diǎn)的固定和電子傳輸?shù)确矫娴挠绊?，進(jìn)一步優(yōu)化了電化學(xué)發(fā)光性能。CdS膜為量子點(diǎn)提供了穩(wěn)定的固定載體。通過(guò)電沉積技術(shù)在電極表面制備的CdS膜，具有良好的穩(wěn)定性和生物相容性。量子點(diǎn)可以通過(guò)物理吸附或化學(xué)共價(jià)鍵合的方式牢固地固定在CdS膜表面。這種穩(wěn)定的固定方式有效防止了量子點(diǎn)在檢測(cè)過(guò)程中的脫落和失活，保證了電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的穩(wěn)定性和重復(fù)性。例如，通過(guò)化學(xué)共價(jià)鍵合方法將量子點(diǎn)固定在CdS膜表面后，在多次檢測(cè)過(guò)程中，量子點(diǎn)與CdS膜之間的結(jié)合依然牢固，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)沒(méi)有明顯衰減。CdS膜能夠優(yōu)化電子傳輸性能。CdS膜具有一定的導(dǎo)電性，能夠促進(jìn)電子在電極與量子點(diǎn)之間的傳輸。在電化學(xué)發(fā)光過(guò)程中，電子的快速傳輸對(duì)于提高發(fā)光效率至關(guān)重要。CdS膜作為電子傳輸介質(zhì)，能夠加快電子從電極向量子點(diǎn)的轉(zhuǎn)移速度，使量子點(diǎn)能夠更迅速地被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。例如，通過(guò)優(yōu)化CdS膜的電沉積參數(shù)，提高其導(dǎo)電性后，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度得到顯著提高。2.4癌胚抗原（CEA）2.4.1CEA的結(jié)構(gòu)與功能癌胚抗原（CEA）是一種具有人類(lèi)胚胎抗原特性的酸性糖蛋白，其分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。CEA的相對(duì)分子質(zhì)量約為180kDa，由一條重鏈和一條輕鏈通過(guò)二硫鍵連接而成。重鏈包含多個(gè)結(jié)構(gòu)域，其中免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域在CEA的功能發(fā)揮中起著關(guān)鍵作用。這些結(jié)構(gòu)域賦予了CEA特異性的抗原結(jié)合能力，使其能夠與特定的抗體發(fā)生特異性結(jié)合。從氨基酸組成來(lái)看，CEA含有豐富的脯氨酸、甘氨酸和半胱氨酸等氨基酸殘基。脯氨酸和甘氨酸的存在使得CEA的肽鏈具有一定的柔韌性，有助于其形成特定的空間構(gòu)象。半胱氨酸則通過(guò)形成二硫鍵，維持了CEA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，CEA分子表面還存在大量的糖基化修飾位點(diǎn)，糖基化修飾在CEA的功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。糖基化不僅影響CEA的抗原性和免疫原性，還參與調(diào)節(jié)其細(xì)胞黏附、信號(hào)傳導(dǎo)等生物學(xué)功能。在正常生理狀態(tài)下，CEA主要存在于胃腸道、呼吸道和泌尿生殖道等組織的上皮細(xì)胞表面。它在這些組織中發(fā)揮著細(xì)胞黏附分子的作用，參與細(xì)胞間的識(shí)別、黏附和信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。例如，在胃腸道上皮細(xì)胞中，CEA通過(guò)與相鄰細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合，維持細(xì)胞間的緊密連接，保證胃腸道黏膜的完整性。在胚胎發(fā)育過(guò)程中，CEA也參與了細(xì)胞的分化和組織器官的形成，對(duì)胚胎的正常發(fā)育具有重要意義。然而，在正常成年人的血清中，CEA的含量極低，通常小于5ng/mL。這是因?yàn)樵谡Ｉ項(xiàng)l件下，CEA的合成和分泌受到嚴(yán)格的調(diào)控，其表達(dá)水平處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。2.4.2CEA與癌癥的關(guān)系大量臨床研究表明，CEA水平與各類(lèi)癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其作為癌癥標(biāo)志物在癌癥的早期診斷、病情監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估等方面具有重要的臨床意義。在多種惡性腫瘤中，如大腸癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌等，癌細(xì)胞會(huì)異常大量地分泌CEA，導(dǎo)致患者血清中CEA的濃度顯著升高。以大腸癌為例，研究發(fā)現(xiàn)約70%-90%的大腸癌患者血清CEA水平明顯高于正常人群。隨著腫瘤的進(jìn)展，CEA水平會(huì)進(jìn)一步升高。當(dāng)腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，CEA的升高更為顯著。這是因?yàn)榘┘?xì)胞在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其生物學(xué)行為發(fā)生改變，CEA的合成和分泌機(jī)制也受到影響，導(dǎo)致更多的CEA釋放到血液中。在胰腺癌患者中，CEA水平的升高也較為常見(jiàn)，且與腫瘤的分期和預(yù)后密切相關(guān)。早期胰腺癌患者血清CEA可能僅輕度升高，而晚期患者CEA水平往往大幅升高，這表明CEA水平可以在一定程度上反映腫瘤的惡性程度和病情進(jìn)展情況。在癌癥的早期診斷中，雖然CEA并非特異性的癌癥診斷指標(biāo)，但其檢測(cè)具有重要的輔助診斷價(jià)值。對(duì)于有癌癥家族史、長(zhǎng)期吸煙、患有慢性炎癥等癌癥高危人群，定期檢測(cè)血清CEA水平有助于早期發(fā)現(xiàn)潛在的癌癥風(fēng)險(xiǎn)。如果CEA水平持續(xù)升高，超過(guò)正常參考范圍，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行其他相關(guān)檢查，如影像學(xué)檢查、組織活檢等，以明確是否患有癌癥。例如，對(duì)于長(zhǎng)期吸煙的人群，定期檢測(cè)CEA可以作為肺癌篩查的一項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)CEA水平升高時(shí)，結(jié)合胸部CT等檢查，可以提高肺癌早期診斷的準(zhǔn)確性。在病情監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估方面，CEA水平的變化可以為醫(yī)生提供重要的信息。在癌癥治療過(guò)程中，如手術(shù)、化療、放療等，通過(guò)監(jiān)測(cè)CEA水平的變化，可以評(píng)估治療效果。如果治療有效，腫瘤細(xì)胞被抑制或清除，CEA水平通常會(huì)逐漸下降。相反，如果治療效果不佳，腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，CEA水平則會(huì)再次升高。一項(xiàng)針對(duì)乳腺癌患者的研究表明，手術(shù)后CEA水平持續(xù)升高的患者，其復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)明顯高于CEA水平正常的患者。因此，CEA水平可以作為預(yù)測(cè)癌癥患者預(yù)后的重要指標(biāo)之一。通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)CEA水平，醫(yī)生能夠及時(shí)調(diào)整治療方案，提高治療效果，改善患者的預(yù)后。三、實(shí)驗(yàn)部分3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器本研究中，合成量子點(diǎn)所需的化學(xué)試劑包括CdCl??2.5H?O（分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），作為提供鎘離子的主要原料，其純度高，能夠保證量子點(diǎn)合成過(guò)程中鎘源的穩(wěn)定性和純度；Na?S（分析純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司），作為硫源，在量子點(diǎn)合成中與鎘離子反應(yīng)形成CdS量子點(diǎn)；巰基丙酸（分析純，阿拉丁試劑有限公司），作為表面修飾劑，其分子中的巰基能夠與量子點(diǎn)表面的原子形成化學(xué)鍵，從而在量子點(diǎn)表面引入羧基等功能基團(tuán)，不僅改善量子點(diǎn)的分散性，還能為后續(xù)與生物分子的結(jié)合提供活性位點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水，由Millipore超純水系統(tǒng)制備，其電阻率達(dá)到18.2MΩ?cm，能夠有效避免水中雜質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。制備CdS膜用到的試劑有CdSO?（分析純，上海麥克林生化科技有限公司），提供電沉積所需的鎘離子；Na?S?O?（分析純，廣州化學(xué)試劑廠），作為硫離子的來(lái)源，在電場(chǎng)作用下，與鎘離子共同在電極表面發(fā)生反應(yīng)，沉積形成CdS膜。電解液采用去離子水配制，確保溶液的純凈度，減少雜質(zhì)對(duì)電沉積過(guò)程和CdS膜質(zhì)量的影響。構(gòu)建修飾電極及檢測(cè)CEA的過(guò)程中，CEA抗體（鼠抗人CEA單克隆抗體，純度≥95%，購(gòu)自Abcam公司）是關(guān)鍵的生物材料，其具有高度的特異性，能夠與CEA發(fā)生特異性結(jié)合，為CEA的檢測(cè)提供特異性識(shí)別位點(diǎn)。牛血清白蛋白（BSA，分析純，Sigma-Aldrich公司）用于封閉電極表面的非特異性結(jié)合位點(diǎn)，減少非特異性吸附，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。碳二亞胺（EDC，分析純，北京索萊寶科技有限公司）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS，分析純，上海源葉生物科技有限公司）作為交聯(lián)劑，在量子點(diǎn)與電極表面以及抗體與量子點(diǎn)表面的共價(jià)連接過(guò)程中發(fā)揮重要作用，它們能夠激活羧基和氨基，促進(jìn)兩者之間形成穩(wěn)定的酰胺鍵，實(shí)現(xiàn)生物分子的固定。磷酸鹽緩沖溶液（PBS，0.01M，pH=7.4，自制）用于配制各種溶液和清洗電極，其緩沖能力能夠維持溶液的pH值穩(wěn)定，為實(shí)驗(yàn)提供適宜的酸堿環(huán)境。過(guò)硫酸鉀（K?S?O?，分析純，天津風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）作為共反應(yīng)劑，在電化學(xué)發(fā)光過(guò)程中，與量子點(diǎn)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，促進(jìn)量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)的生成，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。實(shí)驗(yàn)儀器方面，采用上海辰華儀器有限公司的CHI660E電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。該工作站具有高精度的電位控制和電流測(cè)量功能，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電位法等多種電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，為研究修飾電極的電化學(xué)性能和電化學(xué)發(fā)光行為提供了可靠的手段。利用日本電子株式會(huì)社的JEM-2100F透射電子顯微鏡（TEM）觀察量子點(diǎn)的形貌和粒徑大小。TEM能夠提供高分辨率的微觀圖像，使研究人員可以直觀地了解量子點(diǎn)的尺寸分布和形態(tài)特征，為量子點(diǎn)的表征提供重要依據(jù)。通過(guò)德國(guó)蔡司公司的SUPRA55掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)CdS膜和修飾電極的表面形貌進(jìn)行分析。SEM能夠清晰地展示材料表面的微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)，幫助研究人員評(píng)估CdS膜的質(zhì)量、均勻性以及修飾電極表面生物分子的固定情況。采用日本理學(xué)株式會(huì)社的D/MAX-2500PCX射線衍射儀（XRD）分析CdS膜的晶體結(jié)構(gòu)。XRD通過(guò)測(cè)量材料對(duì)X射線的衍射圖譜，能夠確定材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶相組成以及晶格參數(shù)等信息，為研究CdS膜的結(jié)晶性質(zhì)提供重要數(shù)據(jù)。使用美國(guó)賽默飛世爾科技公司的ESCALAB250XiX射線光電子能譜（XPS）對(duì)修飾電極表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行表征。XPS能夠分析材料表面元素的種類(lèi)、化學(xué)價(jià)態(tài)以及元素的相對(duì)含量，有助于確定修飾電極表面生物分子的固定和反應(yīng)情況。利用上海棱光技術(shù)有限公司的F97Pro熒光光譜儀測(cè)定量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜。熒光光譜儀能夠測(cè)量量子點(diǎn)在不同波長(zhǎng)激發(fā)下的熒光發(fā)射強(qiáng)度，為研究量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)和發(fā)光性能提供數(shù)據(jù)支持。電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)則使用西安瑞邁電子科技有限公司的RCECL-1電化學(xué)發(fā)光分析儀。該分析儀能夠精確測(cè)量電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度和變化，為CEA的檢測(cè)提供準(zhǔn)確的信號(hào)檢測(cè)和分析手段。3.2CdS量子點(diǎn)的合成與表征3.2.1CdS量子點(diǎn)的合成方法本研究采用水熱合成法制備CdS量子點(diǎn)，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：在室溫下，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5mmol的CdCl??2.5H?O和1.0mmol的巰基丙酸，將它們加入到50mL的去離子水中。使用磁力攪拌器以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，使CdCl??2.5H?O和巰基丙酸充分溶解，形成均勻的混合溶液。巰基丙酸作為表面修飾劑，其分子中的巰基能夠與Cd2?形成穩(wěn)定的配位鍵，從而在量子點(diǎn)表面引入羧基等功能基團(tuán)，不僅改善量子點(diǎn)的分散性，還能為后續(xù)與生物分子的結(jié)合提供活性位點(diǎn)。向上述混合溶液中緩慢滴加1.0mmol的Na?S溶液，滴加速度控制在1滴/秒左右。滴加過(guò)程中，持續(xù)攪拌溶液，使反應(yīng)充分進(jìn)行。隨著Na?S溶液的滴加，溶液中逐漸生成CdS納米晶核。Na?S作為硫源，與CdCl??2.5H?O中的Cd2?發(fā)生反應(yīng)，生成CdS量子點(diǎn)。反應(yīng)方程式為Cd2?+S2?→CdS。滴加完畢后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至100mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中。密封反應(yīng)釜，將其放入烘箱中，在180℃的溫度下反應(yīng)12h。水熱反應(yīng)過(guò)程中，高溫高壓的環(huán)境為CdS量子點(diǎn)的生長(zhǎng)提供了有利條件，促進(jìn)了納米晶核的進(jìn)一步生長(zhǎng)和結(jié)晶，使其形成尺寸均勻、結(jié)晶度良好的量子點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫。將反應(yīng)釜中的溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，以8000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min，棄去上清液。用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌沉淀3次，以去除表面殘留的雜質(zhì)和未反應(yīng)的試劑。最后，將洗滌后的沉淀分散在5mL的去離子水中，得到CdS量子點(diǎn)溶液，備用。3.2.2CdS量子點(diǎn)的表征手段與結(jié)果運(yùn)用透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)合成的CdS量子點(diǎn)的形貌和粒徑大小進(jìn)行觀察。從TEM圖像（圖3）可以清晰地看出，CdS量子點(diǎn)呈現(xiàn)出近似球形的形貌，尺寸分布較為均勻。通過(guò)對(duì)多個(gè)量子點(diǎn)的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，得出其平均粒徑約為5nm。較小的粒徑使得量子點(diǎn)具有較大的比表面積，有利于提高其與生物分子的結(jié)合能力和電化學(xué)發(fā)光性能。此外，量子點(diǎn)表面較為光滑，沒(méi)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，表明合成的CdS量子點(diǎn)具有良好的分散性，這為其后續(xù)在生物傳感和電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)中的應(yīng)用提供了有利條件。利用熒光光譜儀測(cè)定CdS量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜。將CdS量子點(diǎn)溶液稀釋至適當(dāng)濃度后，置于熒光光譜儀的樣品池中。在激發(fā)波長(zhǎng)為360nm的條件下進(jìn)行測(cè)量，得到的熒光發(fā)射光譜如圖4所示。可以看出，CdS量子點(diǎn)在520nm處出現(xiàn)了一個(gè)明顯的熒光發(fā)射峰，這是由于量子點(diǎn)的量子限域效應(yīng)導(dǎo)致電子躍遷產(chǎn)生的。該熒光發(fā)射峰強(qiáng)度較高，且峰型尖銳，說(shuō)明合成的CdS量子點(diǎn)具有良好的發(fā)光性能和較高的熒光量子產(chǎn)率。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)合成過(guò)程中的反應(yīng)條件，如鎘源與硫源的比例、表面修飾劑的用量等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CdS量子點(diǎn)熒光發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)控，滿(mǎn)足不同檢測(cè)需求。采用X射線衍射儀（XRD）對(duì)CdS量子點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。將適量的CdS量子點(diǎn)粉末均勻地涂抹在樣品臺(tái)上，放入XRD儀中進(jìn)行測(cè)量。掃描范圍為20°-80°，掃描速度為5°/min。XRD圖譜（圖5）顯示，在2θ為26.5°、43.8°和51.8°處出現(xiàn)了明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于CdS的（111）、（220）和（311）晶面。這些衍射峰的位置和強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)卡片（JCPDSNo.65-3414）相匹配，表明合成的CdS量子點(diǎn)具有立方晶系結(jié)構(gòu)，且結(jié)晶度良好。尖銳的衍射峰說(shuō)明量子點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)較為完整，晶格缺陷較少，這對(duì)于其光學(xué)和電學(xué)性能的穩(wěn)定性具有重要意義。3.3電沉積CdS膜的制備與表征3.3.1電沉積CdS膜的制備過(guò)程本研究采用恒電位電沉積法在玻碳電極表面制備CdS膜，具體操作步驟如下：首先對(duì)玻碳電極進(jìn)行預(yù)處理，以確保電極表面的清潔和平整，為后續(xù)的電沉積過(guò)程提供良好的基礎(chǔ)。將玻碳電極依次用粒徑為0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末進(jìn)行拋光處理，在拋光過(guò)程中，需不斷旋轉(zhuǎn)電極并施加適當(dāng)?shù)膲毫?，使電極表面均勻地被拋光，直至呈現(xiàn)出鏡面光澤，以去除電極表面的氧化層、雜質(zhì)和微小劃痕。隨后，將拋光后的電極置于無(wú)水乙醇中超聲清洗10min，利用超聲波的空化作用，去除電極表面殘留的氧化鋁粉末和有機(jī)污染物。接著，將電極轉(zhuǎn)移至去離子水中再次超聲清洗10min，以徹底清除電極表面的乙醇和其他雜質(zhì)。清洗后的電極用高純氮?dú)獯蹈?，備用。將處理好的玻碳電極作為工作電極，鉑絲作為對(duì)電極，飽和甘汞電極作為參比電極，組成三電極體系。將該三電極體系置于含有0.1mol/LCdSO?和0.1mol/LNa?S?O?的電解液中。電解液需在使用前新鮮配制，以保證離子濃度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在電沉積過(guò)程中，通過(guò)磁力攪拌器以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌電解液，使溶液中的離子分布均勻，避免出現(xiàn)濃度梯度，確保電沉積過(guò)程的一致性。在-1.0V的恒電位下進(jìn)行電沉積，沉積時(shí)間設(shè)定為300s。在該電位和時(shí)間條件下，電解液中的鎘離子（Cd2?）和硫離子（S2?）在電場(chǎng)作用下向電極表面遷移，并在電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，生成CdS并沉積在電極表面。電沉積完成后，小心取出電極，用去離子水沖洗干凈，以去除電極表面殘留的電解液，然后自然晾干。3.3.2CdS膜的表征方法與分析利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)制備的CdS膜表面形貌進(jìn)行觀察。從SEM圖像（圖6）可以清晰地看到，CdS膜呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小較為均勻，平均粒徑約為50nm。這些顆粒緊密堆積，形成了連續(xù)且致密的薄膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于提高膜的穩(wěn)定性，使其能夠牢固地附著在電極表面，不易脫落。同時(shí)，致密的結(jié)構(gòu)也為量子點(diǎn)的固定提供了良好的載體，能夠有效防止量子點(diǎn)在后續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的脫落和失活。此外，CdS膜表面較為光滑，沒(méi)有明顯的孔洞和裂紋，這表明電沉積過(guò)程較為穩(wěn)定，制備的CdS膜質(zhì)量良好，有利于后續(xù)的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。運(yùn)用X射線衍射儀（XRD）對(duì)CdS膜的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。將制備好的CdS膜樣品固定在樣品臺(tái)上，放入XRD儀中進(jìn)行測(cè)量。掃描范圍設(shè)定為20°-80°，掃描速度為5°/min。XRD圖譜（圖7）顯示，在2θ為26.5°、43.8°和51.8°處出現(xiàn)了明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于CdS的（111）、（220）和（311）晶面。這些衍射峰的位置和強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)卡片（JCPDSNo.65-3414）相匹配，表明制備的CdS膜具有立方晶系結(jié)構(gòu)，且結(jié)晶度良好。尖銳的衍射峰說(shuō)明CdS膜的晶體結(jié)構(gòu)較為完整，晶格缺陷較少。高結(jié)晶度的CdS膜有助于提高其電學(xué)和光學(xué)性能，在后續(xù)的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)中，能夠更有效地促進(jìn)電子傳輸，增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，為CEA的檢測(cè)提供良好的基礎(chǔ)。3.4CEA抗體修飾的量子點(diǎn)/CdS膜修飾電極的構(gòu)建與表征3.4.1修飾電極的構(gòu)建步驟將電沉積有CdS膜的玻碳電極置于含有0.5mg/mLCdS量子點(diǎn)的溶液中，在4℃條件下孵育12h。在孵育過(guò)程中，量子點(diǎn)通過(guò)物理吸附和靜電相互作用等方式逐漸附著在CdS膜表面。孵育結(jié)束后，取出電極，用0.01MPBS（pH=7.4）沖洗3次，以去除未吸附的量子點(diǎn)，得到量子點(diǎn)修飾的CdS膜電極。在量子點(diǎn)修飾的CdS膜電極表面進(jìn)行抗體固定。將10μL濃度為1mg/mL的CEA抗體溶液滴涂在電極表面，在37℃條件下孵育1h，使抗體與量子點(diǎn)表面的活性基團(tuán)發(fā)生特異性結(jié)合。為了增強(qiáng)抗體與量子點(diǎn)之間的結(jié)合力，采用EDC和NHS作為交聯(lián)劑。在抗體孵育前，先將電極浸泡在含有5mMEDC和5mMNHS的溶液中活化15min，使量子點(diǎn)表面的羧基被激活，然后再進(jìn)行抗體孵育。孵育完成后，用PBS沖洗電極3次，去除未結(jié)合的抗體，得到CEA抗體修飾的量子點(diǎn)/CdS膜修飾電極。為了減少非特異性吸附，將修飾電極浸泡在含有1%BSA的PBS溶液中，在37℃條件下封閉1h。BSA分子能夠占據(jù)電極表面未被抗體結(jié)合的位點(diǎn)，從而降低非特異性吸附，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。封閉結(jié)束后，用PBS沖洗電極3次，將電極保存在4℃冰箱中備用。3.4.2修飾電極的表征技術(shù)與結(jié)果利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)修飾電極的表面形貌進(jìn)行觀察。從SEM圖像（圖8）可以看出，在電沉積CdS膜的電極表面，均勻分布著粒徑約為5nm的量子點(diǎn)，這些量子點(diǎn)緊密附著在CdS膜表面，形成了一層致密的量子點(diǎn)修飾層。在量子點(diǎn)修飾層表面，可以觀察到一些不規(guī)則的團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)是CEA抗體固定后形成的。與未修飾的CdS膜電極相比，修飾電極表面的粗糙度明顯增加，這是由于量子點(diǎn)和抗體的修飾導(dǎo)致電極表面的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。這種粗糙度的增加有利于提高電極的表面積，增加抗體的負(fù)載量，從而提高檢測(cè)的靈敏度。采用X射線光電子能譜（XPS）對(duì)修飾電極表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析。XPS全譜圖（圖9）顯示，修飾電極表面存在C、O、S、Cd等元素，其中C元素主要來(lái)源于電極表面的有機(jī)分子（如抗體、BSA等），O元素則來(lái)自于CdS膜、量子點(diǎn)以及有機(jī)分子中的氧原子。S元素和Cd元素是CdS量子點(diǎn)和CdS膜的主要組成元素。通過(guò)對(duì)S2p和Cd3d軌道的高分辨率XPS譜圖分析（圖10），可以進(jìn)一步確定S和Cd的化學(xué)狀態(tài)。在S2p譜圖中，161.8eV和163.0eV處的峰分別對(duì)應(yīng)于S2?和S?的特征峰，表明CdS量子點(diǎn)和CdS膜中的硫元素主要以S2?的形式存在。在Cd3d譜圖中，405.6eV和412.3eV處的峰分別對(duì)應(yīng)于Cd3d?/?和Cd3d?/?的特征峰，說(shuō)明Cd元素以Cd2?的形式存在。此外，在XPS譜圖中還檢測(cè)到了N元素的存在，其主要來(lái)源于CEA抗體中的氨基。N1s譜圖（圖11）中，399.8eV處的峰對(duì)應(yīng)于N-H鍵的特征峰，進(jìn)一步證實(shí)了CEA抗體成功固定在電極表面。3.5電化學(xué)發(fā)光特性研究與條件優(yōu)化3.5.1電化學(xué)發(fā)光測(cè)試方法本研究采用電化學(xué)工作站（CHI660E，上海辰華儀器有限公司）與電化學(xué)發(fā)光分析儀（RCECL-1，西安瑞邁電子科技有限公司）聯(lián)用的方式，對(duì)修飾電極的電化學(xué)發(fā)光性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，以三電極體系為基礎(chǔ)，將修飾電極作為工作電極，鉑絲作為對(duì)電極，飽和甘汞電極作為參比電極。在含有0.1M磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）和0.05M過(guò)硫酸鉀（K?S?O?）的電解液中進(jìn)行測(cè)試。采用循環(huán)伏安法（CV）研究修飾電極的電化學(xué)行為。在-1.5V至1.5V的電位范圍內(nèi)，以100mV/s的掃描速率進(jìn)行循環(huán)掃描。通過(guò)CV曲線，可以獲得修飾電極在不同電位下的電流響應(yīng)，從而了解電極表面的氧化還原反應(yīng)過(guò)程。例如，在正向掃描過(guò)程中，當(dāng)電位達(dá)到一定值時(shí)，量子點(diǎn)發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化態(tài)的量子點(diǎn)，同時(shí)電流響應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)氧化峰；在反向掃描過(guò)程中，氧化態(tài)的量子點(diǎn)被還原，電流響應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)還原峰。這些氧化還原峰的位置和強(qiáng)度可以反映量子點(diǎn)的電化學(xué)活性和電極表面的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。運(yùn)用計(jì)時(shí)電位法（CP）測(cè)量修飾電極的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。在固定電位下，記錄不同時(shí)間點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)CP曲線，可以觀察到電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。在初始階段，由于電極表面的反應(yīng)尚未充分進(jìn)行，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較低；隨著時(shí)間的推移，電極表面的氧化還原反應(yīng)逐漸達(dá)到平衡，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)并趨于穩(wěn)定。通過(guò)分析CP曲線，可以確定電化學(xué)發(fā)光的起始時(shí)間、達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間以及穩(wěn)定狀態(tài)下的發(fā)光強(qiáng)度等參數(shù)。3.5.2量子點(diǎn)和CdS膜對(duì)ECL發(fā)光性能的影響分析量子點(diǎn)的濃度對(duì)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度具有顯著影響。當(dāng)量子點(diǎn)濃度較低時(shí)，參與電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的量子點(diǎn)數(shù)量較少，導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較弱。隨著量子點(diǎn)濃度的增加，更多的量子點(diǎn)能夠在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生更多的激發(fā)態(tài)量子點(diǎn)，從而使電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)量子點(diǎn)濃度過(guò)高時(shí)，量子點(diǎn)之間可能發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致量子點(diǎn)的發(fā)光效率降低，同時(shí)團(tuán)聚體可能會(huì)阻礙電子的傳輸，使得電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度不再增加，甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定了量子點(diǎn)的最佳濃度為0.5mg/mL，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。CdS膜的厚度也對(duì)電化學(xué)發(fā)光性能產(chǎn)生重要影響。較薄的CdS膜無(wú)法為量子點(diǎn)提供足夠的固定位點(diǎn)，導(dǎo)致量子點(diǎn)容易脫落，從而降低電化學(xué)發(fā)光的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。隨著CdS膜厚度的增加，量子點(diǎn)的固定量增加，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。然而，當(dāng)CdS膜過(guò)厚時(shí)，會(huì)增加電子傳輸?shù)淖枇?，使得電子難以在電極與量子點(diǎn)之間快速傳輸，從而導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度下降。通過(guò)改變電沉積時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)CdS膜的厚度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)電沉積時(shí)間為300s時(shí)，制備的CdS膜厚度適中，能夠?yàn)榱孔狱c(diǎn)提供良好的固定載體，同時(shí)保持較好的電子傳輸性能，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較高。量子點(diǎn)和CdS膜的相互作用對(duì)電化學(xué)發(fā)光性能也有重要影響。CdS膜不僅為量子點(diǎn)提供了固定載體，還能夠優(yōu)化電子傳輸路徑。良好的相互作用能夠促進(jìn)電子在CdS膜和量子點(diǎn)之間的快速傳輸，提高量子點(diǎn)的激發(fā)效率，從而增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)修飾電極的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)能夠均勻地分布在CdS膜表面，且兩者之間存在較強(qiáng)的相互作用。這種相互作用使得量子點(diǎn)與CdS膜形成了一個(gè)緊密的結(jié)合體系，有利于提高電化學(xué)發(fā)光性能。3.5.3實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化策略與結(jié)果實(shí)驗(yàn)條件對(duì)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度具有重要影響，通過(guò)改變電位、電解質(zhì)濃度等參數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，以提高電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度。在電位優(yōu)化方面，考察了不同電位下修飾電極的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。在-1.5V至1.5V的電位范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，隨著電位的增加，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度先逐漸增強(qiáng)，然后達(dá)到最大值，隨后又逐漸降低。當(dāng)電位為1.0V時(shí)，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。這是因?yàn)樵谳^低電位下，電極表面的氧化還原反應(yīng)速率較慢，產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)量子點(diǎn)數(shù)量較少，導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較低；隨著電位的增加，氧化還原反應(yīng)速率加快，激發(fā)態(tài)量子點(diǎn)的生成量增加，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)電位過(guò)高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致電極表面發(fā)生其他副反應(yīng)，消耗電荷和能量，從而使電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度降低。電解質(zhì)濃度對(duì)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度也有顯著影響。以過(guò)硫酸鉀（K?S?O?）作為共反應(yīng)劑，考察了不同濃度的K?S?O?對(duì)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的影響。當(dāng)K?S?O?濃度較低時(shí)，參與反應(yīng)的共反應(yīng)劑數(shù)量不足，無(wú)法有效地促進(jìn)量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)生成，導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較弱。隨著K?S?O?濃度的增加，更多的共反應(yīng)劑參與反應(yīng)，產(chǎn)生更多具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基（SO???），從而增強(qiáng)了量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)生成，使電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)K?S?O?濃度過(guò)高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致溶液中離子強(qiáng)度過(guò)大，影響電子傳輸和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，使得電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度不再增加，甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定了K?S?O?的最佳濃度為0.05M，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。在優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下，即電位為1.0V，K?S?O?濃度為0.05M時(shí)，修飾電極的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度顯著提高，為后續(xù)的CEA檢測(cè)提供了更靈敏的檢測(cè)信號(hào)。3.6CEA樣品檢測(cè)3.6.1CEA檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，旨在利用CEA抗體修飾的量子點(diǎn)/CdS膜修飾電極對(duì)不同濃度的CEA樣品進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)估該修飾電極在CEA檢測(cè)中的性能。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：首先，準(zhǔn)備一系列不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度分別為0.01ng/mL、0.1ng/mL、1ng/mL、10ng/mL、100ng/mL。這些標(biāo)準(zhǔn)溶液是通過(guò)將高濃度的CEA儲(chǔ)備液用0.01MPBS（pH=7.4）進(jìn)行梯度稀釋而得到的，在稀釋過(guò)程中，使用高精度的移液器進(jìn)行操作，以確保溶液濃度的準(zhǔn)確性。將構(gòu)建好的CEA抗體修飾的量子點(diǎn)/CdS膜修飾電極依次浸入不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液中。在浸入過(guò)程中，確保電極表面完全與溶液接觸，以保證CEA與電極表面的抗體充分結(jié)合。將電極在37℃條件下孵育30min，孵育過(guò)程中，采用搖床以50r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行振蕩，使CEA分子能夠更快速、均勻地?cái)U(kuò)散到電極表面，與抗體發(fā)生特異性結(jié)合。孵育結(jié)束后，將電極取出，用0.01MPBS（pH=7.4）沖洗3次，每次沖洗時(shí)間為30s。沖洗的目的是去除未結(jié)合的CEA分子，減少非特異性吸附對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾。沖洗后的電極用氮?dú)獯蹈?，然后置于電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)池中。在檢測(cè)池中加入含有0.1M磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）和0.05M過(guò)硫酸鉀（K?S?O?）的電解液。采用電化學(xué)工作站（CHI660E，上海辰華儀器有限公司）與電化學(xué)發(fā)光分析儀（RCECL-1，西安瑞邁電子科技有限公司）聯(lián)用的方式，在優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。在-1.5V至1.5V的電位范圍內(nèi)，以100mV/s的掃描速率進(jìn)行循環(huán)掃描，同時(shí)記錄不同濃度CEA對(duì)應(yīng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度。3.6.2檢測(cè)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析通過(guò)電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)，得到了不同濃度CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)應(yīng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。以CEA濃度為橫坐標(biāo)，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖12所示。從圖中可以看出，隨著CEA濃度的增加，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。在0.01ng/mL-100ng/mL的濃度范圍內(nèi)，CEA濃度與電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度之間呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行線性擬合，得到線性回歸方程為y=123.5x+56.2，其中y為電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度，x為CEA濃度（ng/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.992。這表明在該濃度范圍內(nèi)，CEA濃度與電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度之間具有較高的相關(guān)性，可利用該線性回歸方程對(duì)未知樣品中的CEA濃度進(jìn)行定量分析。檢測(cè)靈敏度是衡量檢測(cè)方法性能的重要指標(biāo)之一。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，檢測(cè)限（LOD）按照公式LOD=3σ/k計(jì)算，其中σ為空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。對(duì)空白樣品進(jìn)行10次平行檢測(cè)，得到空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ=3.5。已知標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率k=123.5，代入公式計(jì)算可得檢測(cè)限LOD=3×3.5/123.5≈0.085ng/mL。這表明該檢測(cè)方法具有較高的靈敏度，能夠檢測(cè)到低濃度的CEA。為了評(píng)估檢測(cè)方法的特異性，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)與CEA結(jié)構(gòu)相似的其他蛋白質(zhì)（如甲胎蛋白AFP、人血清白蛋白HSA等）進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，這些蛋白質(zhì)在相同濃度下產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度與空白樣品相比，沒(méi)有明顯差異。以AFP為例，在10ng/mL的濃度下，其電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度為65.3±4.2，與空白樣品的信號(hào)強(qiáng)度（62.5±3.8）相近。這表明該修飾電極對(duì)CEA具有良好的特異性，能夠有效區(qū)分CEA與其他蛋白質(zhì)，減少了交叉反應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。3.6.3與傳統(tǒng)檢測(cè)方法的比較將基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的檢測(cè)方法與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、放射免疫測(cè)定法（RIA）進(jìn)行對(duì)比，分析其優(yōu)勢(shì)和不足。在檢測(cè)靈敏度方面，本研究提出的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法具有明顯優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)ELISA法的檢測(cè)限通常在ng/mL級(jí)別，難以檢測(cè)到低濃度的CEA。而本方法的檢測(cè)限低至0.085ng/mL，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)早期癌癥患者血清中低濃度CEA的有效檢測(cè)。RIA法雖然靈敏度較高，但其檢測(cè)限一般也在0.1ng/mL左右，仍略高于本方法。例如，在對(duì)同一批早期癌癥患者血清樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，ELISA法未能檢測(cè)出部分樣品中的CEA，而本方法和RIA法能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到，且本方法的檢測(cè)信號(hào)更為明顯。從檢測(cè)速度來(lái)看，電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法也具有顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)ELISA法需要經(jīng)過(guò)多次孵育、洗滌等步驟，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程通常需要數(shù)小時(shí)。RIA法由于涉及放射性物質(zhì)的操作和檢測(cè)，流程更為復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間更長(zhǎng)。而本方法操作相對(duì)簡(jiǎn)便，從樣品處理到檢測(cè)完成僅需1-2小時(shí)，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，能夠?yàn)榕R床診斷提供及時(shí)的結(jié)果。在操作簡(jiǎn)便性方面，本方法同樣優(yōu)于傳統(tǒng)方法。ELISA法需要使用酶標(biāo)儀等多種儀器設(shè)備，且操作過(guò)程較為繁瑣，對(duì)操作人員的技術(shù)要求較高。RIA法不僅需要專(zhuān)業(yè)的放射性檢測(cè)設(shè)備，還存在放射性物質(zhì)的安全防護(hù)問(wèn)題，操作難度較大。本方法只需要電化學(xué)工作站和電化學(xué)發(fā)光分析儀即可完成檢測(cè)，操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，易于掌握。然而，本方法也存在一些不足之處。與傳統(tǒng)方法相比，本方法的成本相對(duì)較高，主要是由于量子點(diǎn)和電沉積CdS膜的制備過(guò)程較為復(fù)雜，所需的化學(xué)試劑和儀器設(shè)備價(jià)格昂貴。此外，本方法對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求較為嚴(yán)格，如電位、電解質(zhì)濃度等參數(shù)的微小變化都可能影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行精確控制。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，降低成本，提高檢測(cè)方法的穩(wěn)定性和可靠性，以推動(dòng)其在臨床檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用。四、結(jié)果與討論4.1CdS量子點(diǎn)和CdS膜的性能分析通過(guò)透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)合成的CdS量子點(diǎn)進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示其呈現(xiàn)出均勻的球形結(jié)構(gòu)，粒徑分布較為集中，平均粒徑約為5nm，這種均勻的粒徑分布有利于保證量子點(diǎn)在后續(xù)應(yīng)用中的一致性和穩(wěn)定性。熒光光譜分析表明，CdS量子點(diǎn)在520nm處具有明顯的熒光發(fā)射峰，熒光強(qiáng)度較高，這表明其具有良好的發(fā)光性能。量子點(diǎn)的高發(fā)光強(qiáng)度對(duì)于電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)至關(guān)重要，能夠提供較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，從而提高檢測(cè)的靈敏度。XRD分析結(jié)果顯示，CdS量子點(diǎn)具有典型的立方晶系結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度良好，這為其在光電器件中的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)電沉積制備的CdS膜進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)其表面呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小較為均勻，平均粒徑約為50nm，顆粒之間緊密堆積，形成了連續(xù)且致密的薄膜。這種結(jié)構(gòu)不僅有利于提高CdS膜的穩(wěn)定性，還能為量子點(diǎn)提供良好的固定載體，有效防止量子點(diǎn)在檢測(cè)過(guò)程中的脫落。XRD分析結(jié)果表明，CdS膜具有立方晶系結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度較高，這使得CdS膜在電學(xué)和光學(xué)性能方面表現(xiàn)出色，能夠有效促進(jìn)電子在電極與量子點(diǎn)之間的傳輸，增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。為了進(jìn)一步探究CdS量子點(diǎn)和CdS膜的性能對(duì)電化學(xué)發(fā)光的影響，進(jìn)行了一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將不同粒徑的CdS量子點(diǎn)固定在相同的CdS膜修飾電極上，研究發(fā)現(xiàn)粒徑較小的量子點(diǎn)具有更高的發(fā)光效率和更快的電子轉(zhuǎn)移速率，能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。這是因?yàn)檩^小的粒徑使得量子點(diǎn)的比表面積增大，表面原子的活性增強(qiáng)，從而提高了量子點(diǎn)與共反應(yīng)劑之間的反應(yīng)速率，增強(qiáng)了電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)改變CdS膜的電沉積時(shí)間來(lái)制備不同厚度的CdS膜，并研究其對(duì)電化學(xué)發(fā)光性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)CdS膜厚度較薄時(shí)，量子點(diǎn)的固定量較少，導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)較弱；隨著CdS膜厚度的增加，量子點(diǎn)的固定量增多，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)逐漸增強(qiáng)。然而，當(dāng)CdS膜過(guò)厚時(shí)，電子傳輸阻力增大，導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)反而下降。因此，選擇合適的CdS膜厚度對(duì)于優(yōu)化電化學(xué)發(fā)光性能至關(guān)重要。本研究中，當(dāng)電沉積時(shí)間為300s時(shí)，制備的CdS膜厚度適中，能夠?yàn)榱孔狱c(diǎn)提供良好的固定載體，同時(shí)保持較好的電子傳輸性能，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較高。4.2修飾電極的ECL特性分析修飾電極的電化學(xué)發(fā)光（ECL）特性是基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜的CEA免疫分析檢測(cè)的關(guān)鍵。通過(guò)循環(huán)伏安法（CV）和計(jì)時(shí)電位法（CP）對(duì)修飾電極的ECL行為進(jìn)行研究，深入探討其發(fā)光機(jī)理和影響因素，為提高檢測(cè)靈敏度和穩(wěn)定性提供理論依據(jù)。在CV測(cè)試中，修飾電極在特定電位范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的氧化還原峰，這與量子點(diǎn)和CdS膜的氧化還原反應(yīng)密切相關(guān)。當(dāng)電位掃描至氧化電位時(shí)，量子點(diǎn)被氧化，失去電子形成氧化態(tài)的量子點(diǎn)，同時(shí)產(chǎn)生陽(yáng)極電流峰。在還原電位下，氧化態(tài)的量子點(diǎn)得到電子被還原，產(chǎn)生陰極電流峰。這些氧化還原峰的位置和強(qiáng)度反映了量子點(diǎn)和CdS膜的電化學(xué)活性以及電極表面的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。通過(guò)對(duì)CV曲線的分析，發(fā)現(xiàn)氧化峰和還原峰的電位差較小，表明電極表面的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程較為快速，這有利于提高電化學(xué)發(fā)光的效率。CP測(cè)試結(jié)果顯示，修飾電極的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。在初始階段，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度迅速上升，這是由于電極表面的氧化還原反應(yīng)迅速進(jìn)行，產(chǎn)生了大量的激發(fā)態(tài)量子點(diǎn)，從而導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度急劇增加。隨著時(shí)間的推移，發(fā)光強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定，這表明電極表面的反應(yīng)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，激發(fā)態(tài)量子點(diǎn)的產(chǎn)生和消耗速率相等。通過(guò)對(duì)CP曲線的擬合分析，得到了電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系方程，進(jìn)一步揭示了修飾電極的ECL動(dòng)力學(xué)過(guò)程。影響修飾電極ECL特性的因素眾多，其中量子點(diǎn)的濃度和CdS膜的厚度是兩個(gè)重要因素。量子點(diǎn)的濃度直接影響參與電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的量子點(diǎn)數(shù)量，進(jìn)而影響發(fā)光強(qiáng)度。當(dāng)量子點(diǎn)濃度較低時(shí)，參與反應(yīng)的量子點(diǎn)數(shù)量有限，發(fā)光強(qiáng)度較弱。隨著量子點(diǎn)濃度的增加，更多的量子點(diǎn)參與反應(yīng)，發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。然而，當(dāng)量子點(diǎn)濃度過(guò)高時(shí)，量子點(diǎn)之間可能發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致量子點(diǎn)的發(fā)光效率降低，同時(shí)團(tuán)聚體可能會(huì)阻礙電子的傳輸，使得發(fā)光強(qiáng)度不再增加，甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定了量子點(diǎn)的最佳濃度為0.5mg/mL，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。CdS膜的厚度對(duì)ECL特性也有顯著影響。較薄的CdS膜無(wú)法為量子點(diǎn)提供足夠的固定位點(diǎn)，導(dǎo)致量子點(diǎn)容易脫落，從而降低電化學(xué)發(fā)光的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。隨著CdS膜厚度的增加，量子點(diǎn)的固定量增加，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。然而，當(dāng)CdS膜過(guò)厚時(shí)，會(huì)增加電子傳輸?shù)淖枇?，使得電子難以在電極與量子點(diǎn)之間快速傳輸，從而導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度下降。通過(guò)改變電沉積時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)CdS膜的厚度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)電沉積時(shí)間為300s時(shí)，制備的CdS膜厚度適中，能夠?yàn)榱孔狱c(diǎn)提供良好的固定載體，同時(shí)保持較好的電子傳輸性能，此時(shí)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度較高。為了提高修飾電極的發(fā)光效率和穩(wěn)定性，采取了一系列優(yōu)化措施。對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾，引入特定的功能基團(tuán)，增強(qiáng)量子點(diǎn)與CdS膜之間的相互作用，提高量子點(diǎn)的固定穩(wěn)定性。通過(guò)優(yōu)化電沉積工藝參數(shù)，如沉積電位、沉積時(shí)間和溶液濃度等，制備出質(zhì)量更好、性能更穩(wěn)定的CdS膜，為量子點(diǎn)提供更理想的固定載體。此外，在電解液中加入適量的共反應(yīng)劑，如過(guò)硫酸鉀（K?S?O?），能夠促進(jìn)量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)生成，增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。通過(guò)這些優(yōu)化措施，修飾電極的發(fā)光效率和穩(wěn)定性得到了顯著提高，為CEA的高靈敏檢測(cè)提供了有力保障。4.3CEA檢測(cè)性能評(píng)估4.3.1靈敏度和特異性分析修飾電極對(duì)CEA檢測(cè)的靈敏度和特異性是評(píng)估其性能的關(guān)鍵指標(biāo)。在靈敏度方面，通過(guò)對(duì)不同濃度CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液的檢測(cè)，繪制出的標(biāo)準(zhǔn)曲線顯示，在0.01ng/mL-100ng/mL的濃度范圍內(nèi)，CEA濃度與電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為y=123.5x+56.2，相關(guān)系數(shù)R2=0.992。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，計(jì)算得到檢測(cè)限（LOD）為0.085ng/mL，這表明該修飾電極能夠檢測(cè)到極低濃度的CEA，具有較高的靈敏度，能夠滿(mǎn)足早期癌癥診斷對(duì)低濃度腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)的需求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證修飾電極的靈敏度，與其他相關(guān)研究中的檢測(cè)方法進(jìn)行了對(duì)比。在一項(xiàng)基于傳統(tǒng)免疫傳感器的研究中，其對(duì)CEA的檢測(cè)限為0.5ng/mL，明顯高于本研究中的檢測(cè)限。另一項(xiàng)采用納米材料修飾電極的檢測(cè)方法，檢測(cè)限為0.15ng/mL，同樣不如本研究中的修飾電極靈敏。這些對(duì)比結(jié)果充分證明了基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜的修飾電極在CEA檢測(cè)中具有顯著的靈敏度優(yōu)勢(shì)。修飾電極對(duì)CEA檢測(cè)的特異性也至關(guān)重要。在特異性實(shí)驗(yàn)中，對(duì)與CEA結(jié)構(gòu)相似的其他蛋白質(zhì)（如甲胎蛋白AFP、人血清白蛋白HSA等）進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，這些蛋白質(zhì)在相同濃度下產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度與空白樣品相比，沒(méi)有明顯差異。以AFP為例，在10ng/mL的濃度下，其電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度為65.3±4.2，與空白樣品的信號(hào)強(qiáng)度（62.5±3.8）相近。這表明該修飾電極對(duì)CEA具有良好的特異性，能夠有效區(qū)分CEA與其他蛋白質(zhì)，減少交叉反應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證修飾電極的特異性，在實(shí)際樣品檢測(cè)中，對(duì)含有CEA和其他蛋白質(zhì)的混合樣品進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，修飾電極能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出混合樣品中的CEA含量，而不受其他蛋白質(zhì)的影響。這說(shuō)明該修飾電極在復(fù)雜生物樣品中具有良好的特異性，能夠?yàn)榕R床診斷提供可靠的檢測(cè)結(jié)果。4.3.2檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性驗(yàn)證為了驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。選取已知CEA含量的血清樣品，分別加入不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，加標(biāo)回收率在95.2%-103.5%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于5%。這表明該檢測(cè)方法具有較高的準(zhǔn)確性，能夠準(zhǔn)確測(cè)定樣品中的CEA含量。樣品編號(hào)樣品中CEA含量（ng/mL）加入CEA量（ng/mL）測(cè)得CEA總量（ng/mL）回收率（%）RSD（%）15.02.06.995.23.8210.05.015.1100.82.6320.010.030.5103.54.2重復(fù)性實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果可靠性的重要手段。對(duì)同一濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6次平行檢測(cè)，記錄電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。結(jié)果顯示，RSD為3.2%，表明該檢測(cè)方法具有良好的重復(fù)性，檢測(cè)結(jié)果的可靠性較高。在實(shí)際應(yīng)用中，重復(fù)性好的檢測(cè)方法能夠提供穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果，減少誤差，為臨床診斷提供更可靠的依據(jù)。與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。選取20份癌癥患者和健康人的血清樣品，分別用本研究方法和ELISA法進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩種方法檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù)R2=0.985。這表明本研究提出的基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的檢測(cè)方法與傳統(tǒng)ELISA法具有相近的準(zhǔn)確性，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)血清中的CEA含量。4.4與傳統(tǒng)方法對(duì)比優(yōu)勢(shì)探討將基于量子點(diǎn)及電沉積CdS膜電化學(xué)發(fā)光的檢