一种ZnTCPP/TOAB发光电极、制备方法及其在发光成像平台中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电致化学发光领域，具体涉及一种ZnTCPP/TOAB发光电极、制备方法及其在发光成像平台中的应用。
【背景技术】
[0002]电致化学发光(electrochemiluminescence，ECL)以高灵敏度和低背景著称，作为一种强大的分析手段，目前已应用于食品卫生医疗行业。ECL的灵敏度本质上取决于发光体的发光效率。其中，阴极电致发光体以半导体纳米晶体占主导地位，但该类物质一般含有毒成分，且ECL强度不高并依赖外源性强氧化剂作为共反应剂增敏，极大限制ECL技术的更广泛使用。因此寻找高效的阴极ECL发光体、并利用其发展简易、稳定的ECL检测方法，十分必要。
[0003]受常规阳极ECL发光体即联吡啶钌分子的电子结构启发，具有相对较低HOMO和LUMO能级、存在金属-配体电荷传递的有机锌配合物经理论推测可成为阴极ECL的备选发光体，并已有研究证实其代表性配合物四-羧基苯基锌卟啉(Zn(II)meso-Tetra(4-carboxyphenyl)Porphine, ZnTCPP)有极佳的发光性能，并且稳定。卩卜啉作为常见的电致化学发光物质，可以在有机相中实现强发光，然而由于有机相作为检查体系的局限性，无法应用于生命体的检查。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中卟啉无法在水相体系中实现强发光并应用于生命体代谢产物检测的局限性，本发明以四-羧基苯基锌卟啉(ZnTCPP)为发光物，通过四辛基溴化钱(Tetraoctylammonium bromide, TOAB)增强ZnTCPP在电极表面的稳定性，提供了一种ZnTCPP/TOAB发光电极及其制备方法，并可通过成像方式实现生命体代谢产物的可视化检测。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种ZnTCPP/TOAB发光电极，所述电极表面修饰有ZnTCPP与Τ0ΑΒ，其中，ZnTCPP与TOAB的摩尔比为10:0.2?I。
[0006]所述的ZnTCPP与TOAB的摩尔比进一步优选为10:0.4?0.8。
[0007]进一步地，本发明还提供了一种ZnTCPP/TOAB发光电极的制备方法，具体步骤如下:首先将印刷电极清洗吹干，然后配制TOAB甲苯溶液，并将ZnTCPP溶于TOAB甲苯溶液中，超声振荡混合，得到ZnTCPP和TOAB的混合溶液，最后将混合溶液滴涂到印刷电极上，即得ZnTCPP/TOAB发光电极。
[0008]另外，本发明还提供一种基于ECL成像的生命体代谢产物检测平台，尤其是涉及一种基于ECL成像的细胞分泌过氧化氢的检测平台，所述检测平台包括ZnTCPP/TOAB发光电极、发光成像仪和电化学工作站。
[0009]进一步地，本发明还提供一种基于ZnTCPP/TOAB发光电极成像的生命体代谢产物检测平台的检测方法，特别涉及一种基于ZnTCPP/TOAB发光电极成像的过氧化氢检测平台的检测方法，具体方法如下:首先将含生命体代谢产物的待测液与HEPES缓冲液等体积混合，滴涂到ZnTCPP/TOAB发光电极上，然后置于化学发光成像仪中，联用电化学工作站的流体动力学恒电位模块，CCD成像，最后计算光斑灰度总和，通过灰度-浓度换算公式即得待测液中生命体代谢产物的浓度。
[0010]所述生命体代谢产物为生命体代谢过程中产生的可作为ZnTCPP电致化学发光共反应物的物质。
[0011]本发明中的ZnTCPP带负电且结构末端带有四个羧基，在有机相中溶解度低，而TOAB带正电且具有两亲性，通过静电相互作用，TOAB的亲水基团与ZnTCPP的羧基结合，疏水基团暴露于有机相从而使ZnTCPP在有机相中有好的分散性。此外在修饰电极的过程中，因为TOAB良好的成膜性，将ZnTCPP牢固的固定在电极表面，避免ZnTCPP的羧基与水的接触而溶解于水中，增强了 ZnTCPP在电极表面的稳定性，保证了结果重现性。
[0012]与现有技术相比，本发明具有以下显著优点:(I)成功实现了卟啉衍生物在水相体系中的强发光，为卟啉衍生物应用于体内检测提供了可能；(2)与现有技术电分析领域中常见的循环伏安法、电致化学发光法检测生物体代谢产物不同，本发明通过成像实现检测的可视化，能够对生命体代谢产物实现定量检测；(3)电极制备过程简单快速，只需将ZnTCPP与TOAB按比例混合，滴涂于印刷电极；(4)材料及检测过程安全无毒，ZnTCPP与TOAB均为安全无公害材料，检测过程不涉及其他有毒物质；(5)信号灵敏、检测下限低，检测下限可达InM。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的基于ECL成像的生命体代谢产物检测平台的构建示意图。
[0014]图2为实施例1?5制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极的ECL强度图。
[0015]图3为实施例7制备得到的ZnTCPP/TOAB发光电极SEM图。
[0016]图4为实施例2制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极的紫外光谱表征图。
[0017]图5为实施例2制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极的荧光光谱表征图。
[0018]图6为实施例2制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极的ECL信号稳定性检测结果图。
[0019]图7为实施例11中不同条件下实施例2制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极的ECL光谱，其中，a为饱和氮气条件下，溶解320 μ M过氧化氢的HEPES检测液，b为自然条件下溶解空气的HEPES检测液，c为饱和氮气下的HEPES检测液。
[0020]图8为实施例12中以过氧化氢为共反应物的电极的ECL光谱，其中，a为实施例2制备得到的ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极，b为滴涂有TOAB溶液的电极。
[0021]图9为实施例13中过氧化氢浓度与光斑灰度值的线性关系图和不同浓度梯度的过氧化氢HEPES溶液的所成的光斑图，其中，a图为过氧化氢浓度与光斑灰度值的线性关系图，b为不同浓度梯度的过氧化氢HEPES溶液的所成的光斑图。
[0022]图10为实施例14检测样品中过氧化氢浓度的光斑成像图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]实施例1?5为以玻碳电极为基底电极，制备ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极，检测以ZnTCPP/TOAB为电致发光材料的ECL强度。
[0025]实施例1
[0026]电致化学发光电极的制备和ECL强度检测
[0027]步骤1、将直径5mm玻碳电极分别乙醇、水清洗，高纯N2吹干；
[0028]步骤2、配制1mM的TOAB甲苯溶液，再将ZnTCPP溶于TOAB甲苯溶液中，超声振荡混合，得到ZnTCPP和TOAB的混合溶液，其中ZnTCPP的浓度为0.2mM ；
[0029]步骤3、取10 μ L上述混合溶液滴涂在处理过的玻碳电极上，即得ZnTCPP/TOAB电致化学发光电极。
[0030]步骤4、将电致化学发光电极置于HEPES检测液中，通过电致化学发光仪检测ECL强度，结果如图2所示，标准化的ECL强度为0.7。
[0031]实施例2
[0032]实施例2与实施例1唯一不同的是步骤2中ZnTCPP的浓度为0.4mM，其他与实施例I相同。结果如图2所示，标准化的ECL强度为0.9。
[0033]实施例3
[0034]实施例3与实施例1唯一不同的是步骤2中ZnTCPP的浓度为0.6mM，其他与实施例I相同。结果如图2所示，标准化的ECL强度为0.55。
[0035]实施例4
[0036]实施例4与实施例1唯一不同的是步骤2中ZnTCPP的浓度为0.8mM，其他与实施例I相同。结果如图2所示，标准化的ECL强度为0.5。
[0037]实施例5
[0038]实施例5与实施例1唯一不同的是步骤2中ZnTCPP的浓度为ImM，其他与实施例1相同。结果如图2所示，标准化的ECL强度为0.3。
[0039]图2为实施例1?5制备得到的电致化学发光电极的ECL强度图，浓度为0.2mM?ImM的ZnTCPP制备得到的电极均具有较好的ECL强度。比较不同浓度ZnTCPP制备得到的电极的ECL强度可知，ZnTCPP浓度为4mM时，ECL强度最高。
[0040]实施例6?10为以印刷电极为基底电极，制备可用于发光成像的ZnTCPP/TOAB发光电极。
[0041]实施例6
[0042]发光电极的制备
[0043]步骤1、将直径3mm印刷电极分别用乙醇、水清洗，高纯N2吹干；
[0044]步骤2、配制1mM的TOAB甲苯溶液，再将ZnTCPP溶于TOAB甲苯溶液中，超声振荡混合，得到ZnTCPP和TOAB的混合溶液，其中ZnTCPP的浓度为0.2mM ；
[0045]步骤3、取10 μ L上述混合溶液滴涂在处理过的印刷电极上，即得ZnTCPP/TOAB发光电极。