量子点与金属-有机框架级联双阶核酸放大的电致化学发光
生物传感新方法
摘要
疾病标记物如microRNA、DNA等，作为一类能客观反映生物体
健康状况的关键物质，其精确的检测对于疾病的早期诊断和有效预防
具有极其重要的意义。电致化学发光（ECL）核酸检测技术，集成了
ECL的反应高灵敏性、高可控性与核酸之间碱基识别的高特异性，显
著改善了对这类标记物检测的多项指标。与其他临床诊断分析技术相
比，该技术具有操作方便、样品消耗量少、分析速度快等显著优势。
本论文主要基于量子点（QDs）、二硫化钼纳米片（MoSNSs）和咪
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唑基金属有机框架材料（ZIF-8）级联双阶核酸循环扩增策略，围绕着
ECL核酸传感器研究中普遍关注的一些重要分析性能指标（如灵敏
度、选择性、重复性、普适性、电极界面稳定性、假阳性信号等）和
DNA分子器件的识别运行能力的高，开展了针对microRNA和地
中海贫血症标志物高灵敏、特异性检测的研究，主要内容如下：
1.智能靶启动DNA多臂交联结构组装循环扩增策略实现ECL
超灵敏检测microRNA199a
采用水热法合成了MoSNSs@QDs发光体，并研究了其电化学
2
发光机理。将三螺旋DNA（tsDNA）探针附着在MoSNSs上，随
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后基于ECL共振能量转移（RET）策略和足趾链位移反应（TSDR）
信号放大方法，通过目标诱导启动DNA三臂交联结自组装，实现
microRNA-199a的精准和高灵敏识别。该方法不仅很好地调节了能量
供体-受体对之间的距离，减少了能量的损失，高了ERET效率，
而且简化了操作程序。本研究扩大了MoSNSs@QDs在ECL生物传
2
感领域的应用，所出的新方法对microRNA-199a检测的线性范围
为10aM-100pM，检出限低至7.45aM，并成功应用于人血清样本中
microRNA-199a的回收检测，回收率与相对标准偏差令人满意。
2.基于阳离子交换反应级联CHA构建均相ECL/比色双读出
microRNA-141检测方法
出了一种ECL/比色双模式分析法用于快速、准确检测
I
microRNA-141。首先目标物打开通过Ag(I)形成的HairpinDNA，作
为两个胞嘧啶之间的桥梁，释放的Ag(I)被CdTeQDs选择性识别，
导致ECL信号减弱，同时溶液颜色随之变化。然后，AssistantDNA
的引入引发了后续的催化发夹组装反应，使目标物被连续循环放大。
所构建的传感器检测速度大幅高，还具有成本低廉和线性范围宽等
特点。结果显示microRNA-141浓度范围在0.1fM-0.1nM之间与ECL
信号具有良好的线性关系，两种模式均具有较低的检出限（ECL模式
为41.6aM，比色模式为123.8aM）。此外考察了所制备的传感器的操
作稳定性、放置稳定性、选择性、可重复性与实际检测性能，均取得
了较为满意的效果。
3.MOF微环境增强ECL发射级联目标物双向识别及α型地中海
贫血基因高灵敏检测
在鲁米诺检测过程中，电解质中HO的自分解常导致ECL信号
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不稳定，不利于高分析方法的可靠性和准确性。在本工作中，合成
了包裹鲁米诺的ZIF-8@AuNPs复合ECL基底（Lu@ZIF-8@A