用于电化学发光检测的RuSiO2的制备

张娜，宁保安，彭媛，崔建升，高志贤，*

（1.军事医学科学院卫生学环境医学研究所，天津300050；2.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄050000）

用于电化学发光检测的RuSiO2的制备

张娜1，宁保安1，彭媛1，崔建升2，高志贤1，*

（1.军事医学科学院卫生学环境医学研究所，天津300050；2.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄050000）

电化学发光标记探针在医疗诊断、环境分析、食品安全监测等领域有广泛的应用。三联吡啶钌是目前应用最广泛的发光试剂之一。利用反相微乳液法制备RuSiO2纳米颗粒，用TEM（透射电镜）进行了表征，直径在50 nm左右，粒径均一。通过与TPA的共反应检测其发光强度，信号良好。

电化学发光；反相微乳液法；RuSiO2纳米颗粒

电化学发光（Electrochemiluminescence，简称ECL），是将电化学分析技术与化学发光结合起来的一种新型的检测技术[1]。其本质是在一定电位的激发下，在电极表面生成一些中间体，这些中间体或者互相发生反应或者与体系中其他组分之间发生化学反应，并产生光辐射现象，产生的光子用光电倍增管等光学仪器接收并转化为发光光谱，从而达到对物质进行痕量分析的目的。此技术将电化学和化学发光技术的优点很好的结合到一起，具有令灵敏度高、重现性好、可控性和选择性好、检出限低及仪器简单等优点[2]。

三联吡啶钌〔Ru（bpy）32+〕及其衍生物是金属配合物ECL试剂中应用最广泛的一类，具有以下优点：线性范围宽；可以循环利用、发光强度高、时间长、容易测定[3]；反应所需的时间短；灵敏度高，能达到10-9mol/L水平；试剂稳定性好，2℃～5℃可保持一年以上。RuSiO2纳米颗粒是常用于生物样品电化学发光检测时的标记物，他不仅保留了三联吡啶钌良好的发光特性，而且可以根据实验需要在SiO2表面修饰不同的活性基团（如：-NH2-COOH等）用于核酸、DNA、蛋白质等生物样品的检测[4]。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

LK5100电化学发光分析系统：天津兰力科化学电子高科技有限公司；三电极系统：工作电极为玻碳电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl（饱和KCl）电极；AL204电子天平：梅特勒-托利多上海有限公司；磁力搅拌器：北京金北德工有限公司；透射电子显微镜：日立。

三联吡啶氯化钌，Triton X-100，TPA，正硅酸乙酯（TEOS），3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）（美国Sigma公司）；环己烷，正己醇，氨水：天津市风船化学试剂科技有限公司。

蒸馏水由实验室自行制备。

1.2 方法

1.2.1 RuSiO2纳米颗粒的制备

环己烷（7.5 mL），正己醇（1.8 mL），Triton X-100（1.5mL），三联吡啶钌水溶液（0.5mL），加入到洗净的锥形瓶中搅拌至溶液变为澄清，再加入TEOS（0.15mL），氨水（0.5mL）后在磁力搅拌器上遮光搅拌24 h。反应结束后，首先用无水乙醇清洗两次，弃去上清，下层沉淀再用蒸馏水清洗两次，最后将下层沉淀分散在10mL的蒸馏水中，4℃保存备用。

1.2.2 氨基化修饰的RuSiO2纳米颗粒的制备

取上述制备好的RuSiO2纳米颗粒2mL，加入0.25mL的APTES室温下搅拌4 h后，离心，将下层沉淀用蒸馏水清洗两次后分散到PBS溶液中，4℃保存备用。

2 条件的优化

TEOS用量及三联吡啶钌浓度的优化

TEOS的用量与RuSiO2纳米颗粒粒径的大小有光，随着TEOS用量的增加，RuSiO2纳米颗粒的粒径会逐渐增大，但并不是粒径越大实验效果越好，故根据实验需要及查阅相关文献最终确定体系中TEOS的加入量为0.15mL，此实验条件下得到的RuSiO2纳米颗粒粒径为50 nm左右，满足实验需要。

体系中三联吡啶钌的浓度影响RuSiO2纳米颗粒的ECL信号的强弱，随着三联吡啶钌浓度的增大，RuSiO2纳米颗粒的ECL信号会逐渐增强，当三联吡啶钌浓度为0.5M时，得到的RuSiO2纳米颗粒的ECL信号已经能够满足后续实验要求，综合各方面考虑，确定0.5M作为反应体系中三联吡啶钌水溶液的最佳浓度。

3 结果

3.1 透射电镜表征结果

透射电镜表征结果如图1、图2。

由图1可以看出，实验制备的RuSiO2纳米颗粒的粒径均一，直径在50 nm左右，分散性好。

由图2可以看出，用APTES对RuSiO2纳米颗粒进行氨基化修饰以后，可以看到RuSiO2纳米颗粒粒径几乎没有变化。

图1 RuSiO2纳米颗粒透射电镜图Fig.1 TEMiMageof RuSiO2

图2 氨基化的RuSiO2纳米颗粒透射电镜图Fig.2 TEMiMageof RuSiO2-NH2

3.2 ECL检测

通过Ru（bpy）32+/TPA的ECL原理对制备的RuSiO2纳米颗粒及氨基化修饰以后的RuSiO2纳米颗粒的ECL信号进行了检测，并与单纯的三联吡啶钌的ECL信号进行对比，结果如图3所示。

图3 Ru（bpy）32+，RuSiO2及RuSiO2-NH2与TPA共反应时的ECL信号Fig.3 The ECL intensity of Ru（bpy）32+，RuSiO2and RuSiO2-NH2reaction w ith TPA

由Ru（bpy）32+，RuSiO2及RuSiO2-NH2与TPA共反应时的ECL的对比图可以看出，在TPA浓度及用量相同的条件下，Ru（bpy）32+，RuSiO2及RuSiO2-NH2的ECL信号呈现逐渐下降的趋势，RuSiO2-NH2的ECL信号降到2 000 a.u.左右，但已满足实验的需要。

4 结论

制备了可用于生物样品检测的RuSiO2-NH2纳米颗粒，通过TEM对其表面结构及粒径的表征可知其粒径均一，分散性好；通过ECL检测可知其ECL信号良好，可以满足实验需要。

[1]Mark MRichter.Electrochemiluminescence(ECL).Electrochemiluminescence[J].CheMRev,2004,104(6)：3003-3036

[2]李云辉,王春燕,等.电化学发光[M].北京：化学工业出版社,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

张娜（1989—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向：生物传感器。

*通信作者