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光電化學技術范文1

【摘要】目的 探討是否應建立兒童自己的電化學發光免疫技術測定肌酸激酶同工酶(cK-MB)濃度參考值。方法 對入院兒童應用電化學發光免疫技術測定血清CK-MB濃度,以目前未區分成人與兒童的參考值判別陰陽性。結果 總陽性率太高、女陽性率較男高。結論 兒童應建立自己的電化學發光免疫技術測定CK-MB濃度參考值。

【關鍵詞】兒童;肌酸激酶同工酶;參考值;電化學發光免疫技術

血清CK-MB濃度的測定手段方面,電化學發光免疫技術質量測定方法正逐步取代目前仍廣為應用的免疫抑制法。目前電化學發光免疫技術質量測定方法測定血清CK―MB的參考值未區分成人與兒童,工作中發現利用該參考值兒童CK-MB的假陽性率太高。現報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料 對2009年2月5 日至6月5日期間入住本院14歲以下的356例患者。男148例,女208例,性別統計均無顯著差異。3歲以內278例,3～7歲70例,7～14歲8例。入院診斷呼吸系統感染性疾病167 例,腹瀉病169例,小兒病毒性心肌炎4例[1],先天性心臟病9例.過敏性紫癜3例,腎炎4例。

1.2方法 入院時采集血清標本約2.0毫升,以電化學發光免疫分析技術全自動免疫分析儀測定血清CK-MB濃度。采用羅氏公式生產的Elecsys2010及其配套試劑。參考值為羅氏公式提供,無兒童專用標準,男小于4.49ng/m1,女小于2.88ng/ml。

1.3 統計學處理 SPSSl7軟件統計分析,性別陽性率分析用卡方檢驗。

2 結 果

參考羅氏公式提供參考值,陽性189例,總陽性率為57.3%;女陽性率68.27%,男陽性率41.9%,女、男陽性率差異具有非常顯著的統計學意義(x2=24.59,P

3 討 論

自從通過查血清CK-MB濃度來了解臨床一些疾病對心肌有無損害、有無原發性心肌疾病廣為應用以來,兒科臨床工作中測定CK-MB廣為采用未區分成人與兒童的參考值。臨床上經常見到被診斷為心肌受損、原發性心肌疾病的患者,患者雖無臨床癥狀及體征卻給予長時間營養心肌等治療,患者和家屬背上沉重的經濟、思想包袱。本研究發現在應用電化學發光免疫技術測定血清CK-MB利用未區分成人與兒童的參考值時,兒童CK-MB的總陽性率太高,且女的陽性率比男高,但患者臨床上并無與心臟疾病相關的癥狀和體征,出現結果與臨床不相吻合的現象。本研究中引用的未區分成人與兒童CK-MB參考值和兒童自己的參考值相比是否因值低而造成本研究中過高的陽性率?女的參考值明顯比男低其和本研究中發現女CK-MB陽性率比男高是否具有某種聯系?目前已有應用免疫抑制法測定血清CK-MB研究提示早產兒生后24～48小時血清CK-MB活性遠高于未區分成人與兒童的CK-MB活性水[2];O～12歲以下CK-MB濃度較13歲以上CK-MB濃度高[3]。本研究和以上研究提示兒童血清CK-MB的參考值不能采用未區分成人與兒童的CK-MB標準。然而目前兒科界尚無兒童自己的CK-MB參考值,其對目前臨床上兒童心肌受損、原發性心肌疾病的大量誤診、誤治應該負有一定的責任。

目前臨床上查血清CK-MB濃度廣泛應用的方法為免疫抑制法。但該方法對CK-BB、CK-MM有交叉反應,故該方法特異性差。電化學發光免疫技術測定血清CK-MB的新方法以抗CK_MB特異性抗體來測定血清中CK一MB的濃度,具有高靈敏度、高特異性。故電化學發光免疫技術測定血清CK-MB的新方法極有可能取代目前正廣為應用的傳統免疫抑制法。讓人優慮的是目前我國尚無電化學發光免疫技術查兒童血清CK-MB的參考值。盡快建立電化學發光免疫技術查兒童血清CK-MB的參考值極為迫切,其可以降低兒童CK-MB檢驗過程中過高的假陽性率,降低心肌受損、原發性心肌疾病的誤診、誤治率。減少因誤診、誤治造成的不應有的醫藥資源浪費,降低藥源性肌體傷害性疾病的發生,降低患者因對心臟疾病的擔憂而產生的恐慌心理及精神負擔。

【參考文獻】

[1] 吳鐵吉.小兒病毒性心肌炎診斷標準[J].中華兒科雜志,2000,38(2):75-76.

光電化學技術范文2

關鍵詞 過硫酸銨; 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線; 電化學發光; 過氧化氫

1 引 言

導電聚合物的研究一直以來備受研究者的關注，與金屬和碳電極相比，聚合物化學修飾電極可以通過設計各種各樣的聚合物膜檢測多種物質，對某些物質可以實現選擇性檢測，提高檢測的靈敏度[1～5]。作為一種苯胺類衍生物，魯米諾的聚合以及聚合態魯米諾在電化學和電化學發光（ECL）領域的研究受到了人們的持續關注[6～9]，。以聚魯米諾為發光試劑的電化學發光傳感新方法拓寬了魯米諾電化學發光分析體系的應用范圍，簡化了基于魯米諾的電化學發光傳感器的構建和分析過程，促進了其在儀器微型化和簡單化發展中的應用[10～17]。近年來，有關聚魯米諾的合成和基于聚魯米諾的電化學發光傳感器的研究應用的進展很快，例如Claver等[12]在電極表面電聚合制備了聚魯米諾-生物素化吡咯膜，并應用于尿樣中膽固醇的測定。Nabid等[18]在聚苯胺磺酸鹽存在下，利用辣根過氧化物酶作為生物催化劑在pH=8.0的磷酸鹽緩沖溶液中合成了聚魯米諾/聚苯胺磺酸鹽復合物，并研究了該復合物的化學發光特性。本研究組的前期工作中采用電沉積法在電極表面合成了聚（苯胺-魯米諾）復合納米線，并將其應用于葡萄糖電化學發光傳感器的構建[16]。然而對于聚魯米諾或者其復合納米材料在溶液中的合成及應用的研究報道相對較少。

本研究采用了一種簡單的化學氧化方法將魯米諾和苯胺聚合，合成了直徑約為30 nm的聚（苯胺-魯米諾）復合納米線，該復合納米線呈現出良好的分散性和穩定性。相對于魯米諾的最大熒光發射波長，復合納米線中聚魯米諾的最大熒光發射波長發生紅移。將復合納米線修飾于石墨電極表面，可形成一層穩定的聚（苯胺-魯米諾）復合納米線膜，并呈現出良好的電化學發光特性，H2O2對其電化學發光呈現出良好的增敏效應。本工作提供了一種合成聚魯米諾類納米材料的新方法，為聚魯米諾類納米材料在化學發光和電化學發光方面的應用奠定了基礎。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

79-1型磁力攪拌器（江蘇國華儀器廠）; Z383K型高速冷凍離心機（德國哈默公司）; JEM-2100型透射電子顯微鏡（日本電子公司）; TU-1901型紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）; 970CRT型熒光分光光度計（上海分析儀器廠）; CHI660B電化學工作站（上海辰華儀器設備有限公司）; IFFM-D型流動注射化學發光分析儀（西安瑞邁分析儀器有限公司），電化學發光池直接放置于光窗上方，光電倍增管負高壓為 Symbolm@@ 800 V。電化學發光電解池由常規的三電極體系構成，其中聚（苯胺-魯米諾）復合納米線修飾電極作為工作電極，輔助電極為螺旋狀鉑絲電極，參比電極為銀絲準參比電極。

正硅酸乙酯（TEOS），魯米諾（美國Sigma公司）; TritonX-100（TX-100，北京鼎國生物技術有限責任公司）; 硫酸苯胺（西安化學試劑廠）; 其它試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

2.2 實驗方法

2.2.1 化學氧化合成聚（苯胺-魯米諾）復合納米線 室溫下，將1.77 mL 表面活性劑TX-100、7.5 mL 環己烷和1.8 mL 助表面活性劑正己醇混合，加入330 μL水，磁力攪拌20 min，形成透明穩定的微乳液， 加入50 μL 0.25 mol/L 硫酸苯胺溶液，磁力攪拌20 min，加入50 μL 0.002 mol/L 魯米諾溶液，持續攪拌20 min，再加入50 μL 0.5 mol/L 過硫酸銨溶液，持續攪拌反應2 h。反應完成后加入丙酮進行破乳，使納米顆粒從微乳液體系中析出，離心收集顆粒，依次用丙酮、無水乙醇、水多次超聲洗滌納米復合物，以除去表面活性劑分子和未反應完的反應物，最后將納米復合物分散在水中， 于室溫下暗處儲存備用。

2.2.2 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線修飾電極的制備 將石墨電極（Φ=8.0 mm）先后在粗細的砂紙上小心打磨，超聲清洗，用水反復沖洗，晾干備用; 取100 μL合成好的聚（苯胺-魯米諾）復合納米線滴在電極表面，室溫下晾干，得所需修飾電極。

2.2.3 電化學發光的測定 將復合納米線修飾石墨電極置于磷酸鹽空白溶液（pH 8.0）和含有H2O2的樣品溶液的電解池中，施加階躍電位0～1.0 V于工作電極，記錄體系的空白電化學發光強度值和樣品的增強電化學發光強度值，并以相對電化學發光強度的峰值高度進行樣品的定量分析。

3 結果與討論

3.1 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線的合成

采用化學氧化法，首先在反相微乳液中于硫酸介質中合成了聚（苯胺-魯米諾）復合物，如圖1A所示，在反相微乳液合成過程中，微乳液中形成納米級的水相反應池，苯胺與魯米諾在過硫酸銨的氧化下發生聚合反應。然而當將此溶液破乳， 并依次用丙酮、乙醇、二次水清洗之后，由反相微乳液形成的納米級反應池中的聚合物之間進一步發生變化，形成長鏈納米線聚合物，如圖1B所示，該復合納米線的直徑約為30 nm。該納米線的生成可能是因為在破乳過程和超聲分散、清洗過程中，球形聚合物之間發生接觸， 并在超聲作用下發生裂解和再聚合過程，形成直徑更小、鏈較長的復合納米線。該結果表明，采用反相微乳液法可以合成球狀聚（苯胺-魯米諾）納米粒子，然而苯胺和魯米諾在水溶液中發生聚合時更易形成線狀聚合物[19]。

3.2 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線電化學發光行為

圖2為聚（苯胺-魯米諾）納米線修飾電極在PBS緩沖溶液（pH 8.0）中的電化學發光圖。由圖2可見，聚（苯胺-魯米諾）納米線呈現出良好的電化學發光行為，表明苯胺和魯米諾共同聚合在一起，形成聚（苯胺-魯米諾）復合納米線，且聚魯米諾在其中保持了良好的電化學發光特性。

在上述體系中加入H2O2，考察了H2O2對該體系電化學發光性質的影響（圖3）。由圖3可見，聚（苯胺-魯米諾）復合納米線的空白電化學發光信號和H2O2增敏電化學發光信號均強于純聚魯米諾膜電化學發光信號強度。同時，兩種修飾電極的電化學發光動力學曲線結果顯示（圖3插圖），相對于聚魯米諾膜修飾電極，聚（苯胺-魯米諾）復合納米線膜修飾電極呈現出更快的電化學發光響應速度。上述結果顯示復合納米線中聚苯胺能夠促進H2O2增敏聚魯米諾的電化學發光效率，復合納米線具有良好的比表面積和電子傳遞能力，加速了聚魯米諾與電極之間的電子傳遞，從而增強了復合納米線中的聚魯米諾對H2O2的電化學發光響應。

為了深入了解聚（苯胺-魯米諾）復合納米線電化學發光反應的機理，考察了其紫外-可見吸收和熒光光譜。圖4為聚（苯胺-魯米諾）復合納米線在水溶液中分散后的紫外-可見吸收光譜圖，與文獻[19]報道的聚苯胺紫外-可見吸收光譜一致。此材料在430 nm處有微弱吸收峰，并且在700～800 nm處有尾峰，其中350 nm附近的吸收峰源于聚苯胺鏈中苯環的π-π*電子躍遷，430 nm和700～800 nm處的寬的吸收歸屬于聚苯胺鏈中苯環向醌環躍遷[20，21]，此結果表明苯胺在過硫酸銨存在下生成了聚苯胺。

圖5為聚苯胺納米線和聚（苯胺-魯米諾）復合納米線在水溶液中分散后的熒光光譜圖。從圖5可見，純的聚苯胺沒有明顯的熒光發射峰，而聚（苯胺-魯米諾）復合納米線在465 nm處出現了明顯的熒光發射峰，表明在復合納米線的制備過程中，魯米諾與苯胺一起發生聚合反應，形成聚（苯胺-魯米諾）納米線，熒光光譜的發光體為聚魯米諾。與魯米諾的熒光最大發射波長425 nm相比，復合納米線的熒光最大發射波長發生了明顯紅移，說明在合成過程中，苯胺和魯米諾發生了有效的聚合反應，苯胺與魯米諾的結合改變了魯米諾的分子結構，從而使復合納米線中的聚魯米諾的熒光最大發射波長紅移。

3.3 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線電化學發光分析特性

對電化學發光的條件進行了優化，根據實驗結果，選擇pH=8.0 PBS作為電化學發光緩沖介質，循環伏安法作為電化學發光電解方式，工作電位為0～0.9 V，電位掃描速度為100 mV/s。

考察了聚（苯胺-魯米諾）復合納米線修飾電極電化學發光傳感器的分析特性。在選定的實驗條件下，此傳感器的電化學發光信號與H2O2濃度在5.0×10 Symbolm@@ 9～1.0×10 Symbolm@@ 5 mol/L范圍內分段呈線性關系，檢出限為2×10 Symbolm@@ 9 mol/L（3σ）。回歸方程為I=3.4467×108C + 32.87， r=0.9938（5.0×10 Symbolm@@ 9～1.0×10 Symbolm@@ 7 mol/L）; I=33.964×107C + 35.537， r=0.9926（1.0×10 Symbolm@@ 7～1.0×10 Symbolm@@ 5 mol/L）。對1.0×10 Symbolm@@ 8 mol/L H2O2進行11次連續測定， 其相對標準偏差為3.2%。

此傳感器采用電化學發光方法對H2O2進行檢測，較之電化學方法測定H2O2有更高的靈敏度[22]。此外，此電化學發光傳感器測定過程中不需要在體系中加入額外的發光試劑，成本低廉， 環境友好， 材料表面豐富的氨基可以進行進一步修飾， 有望在生物分析中得以應用[16]。

3.4 聚（苯胺-魯米諾）復合納米線及電化學發光傳感器的穩定性

將聚（苯胺-魯米諾）復合納米線分散在水溶液中，于暗處存放30天后，聚（苯胺-魯米諾）復合納米線在水中仍具有很好的分散性; 在同一實驗條件下，用相同條件下制備的7支修飾電極分別測定1.0×10 Symbolm@@ 7 mol/L H2O2，所得結果的相對標準偏差（RSD） 為5.2%，用同一修飾電極在10個不同時間段進行測定，RSD為4.6%。電化學發光響應實驗結果表明， 在連續進行100次的電化學發光測定之后， 此電化學發光傳感器電化學發光強度降幅在5%以內。上述結果表明，此聚（苯胺-魯米諾）復合納米線修飾電極具有較好的穩定性和重現性。

3.5 小結

發展了一種簡單的方法制備聚（苯胺-魯米諾）復合納米線，此聚（苯胺-魯米諾）復合納米線膜修飾電極呈現出良好的電化學發光特性。相比于其它納米材料修飾電極的電化學發光檢測體系，本方法不需要在體系中加入額外的發光試劑， 可以在溶液中合成聚（苯胺-魯米諾）復合納米線，從而為聚（苯胺-魯米諾）復合納米線的進一步修飾和在溶液中的應用提供了方便和可能。

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Electrochemiluminescence Performance of Poly（aniline-luminol）

Composite Nanowires Synthesized by Chemical Oxidation

WANG Yan-Jie1， LI Gui-Xin*1， ZHENG Xing-Wang2

1（Laboratory for Pollution Monitoring and Control， School of Chemistry and Chemical Engineering，

Xinjiang Normal University， Urumqi 830054， China）

2（School of Chemistry and Chemical Engineering， Shaanxi Normal University， Xi′an 710062， China）

Abstract Poly （aniline-luminol） composite nanowires were synthesized by chemical oxidation using ammonium peroxydisulfate. In contrast to the maximum fluorescence emitting wavelength of luminol at 425 nm， the maximum fluorescence emitting wavelength of the polymeric luminol in the composite nanowires was red shifted to 465 nm obviously. The poly （aniline-luminol） composite nanowires were modified on graphite electrode surface by drop coating， forming a stable poly （aniline-luminol） composite nanowires film. The composite nanowires film modified electrode presented favorable electrochemiluminescence （ECL） performances， and the ECL response could be enhanced by hydrogen peroxide. Under the optimized experimental conditions， the modified electrode provided a linear range of 5.0×10 Symbolm@@ 9-1.0×10 Symbolm@@ 5 mol/L for the detection of hydrogen peroxide with a detection limit of 2×10 Symbolm@@ 9 mol/L.

Keywords Ammonium peroxydisulfate; Poly （aniline-luminol） composite nanowires; Electrochemiluminescence; Hydrogen peroxide

光電化學技術范文3

【關鍵詞】 降鈣素原； 電化學發光法； 免疫層析法； Roche Cobas E601發光儀

中圖分類號 R446 文獻標識碼 B 文章編號 1674-6805（2014）30-0044-02

降鈣素原（PCT）即降鈣素前體，由神經內分泌細胞（包括甲狀腺、肺和胰腺組織的C細胞）表達，生理情況下，血液中檢測不到。它是一種膿毒誘導蛋白，作為新的炎癥指標，廣泛地應用于感染性疾病的診斷、鑒別診斷、病情監測及抗生素應用指導等[1]。隨科學技術發展，檢測降鈣素原的方法有許多，如電化學發光免疫法、膠體金免疫熒光層析定量法、酶聯免疫法等[2-3]。本文就前兩種方法的降鈣素原結果進行比較，旨在分析這兩種方法的相關性。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Roche Cobas E601發光儀及配套試劑；廣州萬孚生物技術有限公司生產的免疫熒光定量分析儀及配套試劑。

1.2 標本來源

收集筆者所在醫院ICU病房、新生兒科、兒科、呼吸內科、心內科、外科等相關臨床科室120例不同濃度的PCT進行同時檢測。

1.3 方法

利用筆者所在醫院現有兩種儀器，一種是廣州萬孚生物技術有限公司生產的免疫熒光定量分析儀（免疫層析法原理），一種是Roche Cobas E601發光儀（電化學發光原理）；將120例標本離心沉淀，每份標本分成兩份，一份用廣州萬孚生物技術有限公司生產的免疫熒光定量分析儀做PCT測定；一份用Roche Cobas E601發光儀做PCT測定；兩種儀器各測得120份數據進行統計學處理。

1.4 統計學處理

采用SPSS 13.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用均數±標準差（x±s）表示，比較采用t檢驗；計數資料比較采用字2檢驗。P

2 結果

2.1 分組

將120例標本按如下濃度進行分組統計分析：A組（陰性組）：PCT

0.5 ng/ml，17例；C組（輕度升高組）：0.51 ng/ml≤PCT

2.2 兩組檢測方法不同組別濃度值比較

A、B、C三組在低濃度時差異無統計學意義（P>0.05），D、E兩組在高濃度時比較差異有統計學意義（P0.05），見表1。

2.3 兩種方法總陽性率比較

以PCT>0.1 ng/ml為陽性，免疫熒光層析法組陽性率為46.66%，電化學發光法組陽性率為44.16%，兩者比較差異無統計學意義（字2=0.151，P=0.697>0.05），見表2。

表2 兩種方法總陽性率比較 %

方法 0.1 g/ml

免疫熒光層析法（n=120） 53.34（64/120） 46.66（56/120）

電化學發光法（n=120） 55.84（67/120） 44.16（53/120）

字2值 0.151

P值 0.697

3 討論

Roche Cobas E601電化學發光法檢測PCT是采用雙抗體夾心二步法。其原理利用待檢樣本與生物素化的單克隆PCT抗體以及釕復合物標記單克隆PCT抗體一起孵育，形成抗原抗體夾心復合物。加入包被鏈霉親和素的磁珠微粒，復合物與磁珠通過生物素和鏈霉親和素的作用結合，通過電磁作用將磁珠吸附在電極表面，給電極加以一定的電壓，使復合體化學發光，并通過光電倍增測量發光強度[4]。這種方法線性范圍為0.039～63.25 ng/ml[5-6]，且具有快速、所受干擾因素少、與國外最先進的儀器具有良好的相關性[4]等優點。

免疫層析法原理是利用高度特異性的抗原抗體反應，標本中的降鈣素原與預先包被在聚酯膜上的金標記的降鈣素原單克隆抗體結合，結合物在毛細效應下向上層析，隨后會被固定在膜上的降鈣素原單克隆抗體結合捕獲，標本中的降鈣素原的含量與被捕獲的結合物含量呈正相關，通過免疫定量分析儀掃描檢測區，獲得相應的光學信號，然后通過內置的標準曲線將信號轉換為降鈣素原的濃度。免疫定量分析儀是融合了膠體金免疫層析技術的定量檢測方法，具有操作簡便、精密度高、線性范圍寬、重復性好等優點廣泛應用于各種實驗室[7]。但由于方法學的局限性，會出現假陽性及假陰性結果[3]，同時免疫熒光層析法與國外先進儀器的相關性未見文獻報道。

本次實驗研究兩種方法檢測降鈣素原相關性良好，與文獻報道一致[2]。但PCT檢測目前尚無公認的參考方法，各檢測方法的溯源性也不一樣[8]。在本文研究中發現中、高濃度值（PCT≥2.0 ng/ml）兩種檢測方法存在一定的差異，是否與此有關，有待進一步研究。

PCT作為急診項目，臨床醫生往往根據結果來診斷膿毒血癥和指導臨床及時用藥[9-12]。出于成本和工作人員安排，多數醫院檢驗科電化學分析儀不可能24 h待機狀態；相比較而言免疫熒光層析法操作簡便、實時性強受到檢驗醫生及臨床醫生的青睞。

綜上所述，兩種方法檢測降鈣素原各有其特點，筆者認為急診檢測PCT采用免疫熒光層析法，能及時提供檢測結果，于臨床診斷疾病及指導抗生素的應用具有重要意義；對于PCT高濃度的的監測，建議使用電化學發光法或者經電化學發光法校正后的免疫熒光層析法。

參考文獻

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光電化學技術范文4

面對問題，直面出擊

隨著工業的飛速發展和社會文明的長足進步，環境問題已經成為21世紀人類必須面臨的重大課題之一，其中，空氣和水體中的有機物污染尤為顯著。而半導體催化技術因為可利用部分太陽光能，在常溫常壓下進行快速反應，且對污染物治理徹底、無二次污染而成為國際環境凈化處理研究的前沿領域之一。的確，半導體催化技術是十分符合我國在環境污染治理中的高效率低消耗要求的。而由于具有價廉無毒、氧化能力強、穩定性好等優點，TiO2已經成為目前研究最多和應用最廣的金屬氧化物半導體光催化劑。

“該技術能夠有效消除空氣和水體中的有機污染物，但其中的TiO2存在光生電子一空穴復合率高和只能利用紫外光的缺陷，在一定程度上制約了該技術的工業應用，而光電催化技術則彌補了這一缺陷。”北京大學環境科學與工程學院副教授尚靜說，“近年來，光電催化技術引起了廣泛關注。光電催化技術，又稱為電助光催化技術，其主要原理是通過外加電場促進光生電子與空穴的分離，從而提高光催化處理效率。”

經過研究發現，目前所采用的電助光催化技術還存在很多弱點。比如，現在來看，一般的電助光催化技術均采用的是光電化學池。根據電化學體系的電極數目，可分為兩電極系統、三電極系統甚至多電極系統。在典型的三電極體系中，一般是用負載在導電基底上的光催化劑膜作為光陽極，Pt電極作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，反應體系需借助電解質來形成回路，因此，不能應用于氣相光催化降解體系，同時，也不可避免地增加生產成本和使生產工藝復雜化。而在應對促進電子空穴對分離的問題上，已知的光電催化技術均采用直流電源來解決，而不能直接、有效地利用交流電，這在很大程度上限制了光電催化技術的推廣應用。另外，目前的光電催化技術主要是利用光生空穴的氧化能力，廣泛用于氧化處理廢水中的有機污染物，而利用光生電子的還原能力，將光電催化技術應用于還原廢水中重金屬的研究非常少。

諸如此類問題，不可避免地制約著光電催化技術的發展。既然看好該技術的前景，尚靜自然全心投入，為改進和完善光電催化技術體系努力著，付出著。

具體問題，具體分析

面對這些問題，尚靜針對其各自的特點進行了具體分析，并先后提出了3項專利申請。

針對傳統光電催化體系裝置復雜，不能應用于氣相有機污染物降解的局限性，尚靜發明了一種可應用于氣、固、液三相體系來降解有機和無機污染物的全固態平面型光催化器件及其制備方法。“我們在絕緣基底上固定一對或多對條形電極，并在該基底和條形電極上負載半導體光催化劑，就可得到高活性的全固態平面型光催化器件。當在條形電極兩端接通電源后，兩電極之間產生的電場就可以促進兩電極之間的半導體光催化劑薄膜中電子和空穴對的分離，從而達到提高光催化劑作用效率的目的。”

這樣一來，這種全固態平面型光催化器件的優勢就十分明顯了。首先，它不需要工作電極和電解質，只要利用條形電極，就可以在施加微小電壓的情況下，使光生電子一空穴對充分分離，從而使光催化效率大大提高；其次，它可以廣泛應用于氣、固、液三個體系，利用此平面型光電催化器件可以探討污染物和催化劑之間的電荷遷移過程，是一種研究光催化反應中光物理過程的手段。總而言之，就是活性高、成本低、工藝簡單、應用廣泛、兼容性高，易于推廣使用。

“在研究中，我們還發現，如果采用交流電源來促進電子空穴對的分離，將會更直接、更有效。”通過一番嘗試，尚靜發明了一種節能、易于推廣應用、能夠100％利用交流電，而且光電催化效率高的光電催化裝置。其工作原理如圖所示，即利用二極管單向導通的性質。使交流電壓的負半部分被濾掉，所以，TiO，光陽極交替處于正向偏壓和無偏壓狀態。這樣的驅動特點，使施加在TiO2光陽極上的偏壓連續變化，導致TiO2薄膜中的光生空穴很難有效地累積，能夠提高光生激子的利用效率，從而加快液相污染物的光降解過程，實驗結果表明，其光電協同效果比直流條件下的提高7倍以上。研究中還發現，二極管整流的交流電下TiO2光陽極的穩定性要好于直流電下。

該項發明利用交流電結合二極管為驅動方式，其優勢是不容小覷的。將傳統的直流電源替換成為一交流電源，同時，增設了一個或四個廉價的二極管，在這一思路下所增設的二極管，分別對應著半波整流和全波整流，這樣可以使電流從TiO2陽極通過電解質溶液流向對電極，從而促進半導體催化劑產生的光生電子和空穴的分離效率，解決TiO2薄膜內空間電荷的累積問題，進而提高光催化效率。“采用交流電還有一個比較直接的好處，那就是可以直接應用，而不必再加上額外的裝置進行轉化。”尚靜解釋道，“這不僅是節約資金、降低成本的問題，還可以增強裝置的穩定性，進行推廣使用也比較方便。”

光電化學技術范文5

生物醫學工程是利用工程技術研究生命科學現象,運用工程手段解決生物醫學基礎理論及臨床應用問題的綜合性專業[1]。其中“生物醫學傳感器與測量”課程的教學是專業教學體系的核心組成部分。近年來,隨著微電子技術、新材料技術和電子信息技術的飛速發展,各種新型生物醫學傳感器不斷涌現,原有的教學內容顯得有些陳舊。筆者結合科研背景,提出“興趣引導,自主學習,實踐探索”的指導思想,嘗試對本課程教學內容和教學方法進行改革。

1教學內容的改革

本課程原有教學內容主要是對各種傳統物理類傳感器原理和測量電路的講授,基本上移植了自動化類專業的傳感器教學內容。我們根據生物醫學專業特點,對該課程的教學內容進行了調整,除了介紹應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式和光電式等經典的物理類傳感器的基本原理和測量電路外,增加了這些傳感器在醫學上應用內容,如多普勒頻移血流計、電容式心音傳感器和光電式脈搏傳感器等內容。此外,還補充了近年發展起來的一類新型的傳感器———生物傳感器內容。生物傳感器融合了生物學、化學、物理學和信息學等相關學科,在國內外已經發展成為一個活躍的研究領域。所增加的生物傳感器的主要內容有:生物傳感器的基本概念和類型,生物分子識別元件及其生物反應基礎及生物敏感材料的固定化。這三部分是生物傳感器的基礎。在此基礎上,講授了電化學生物傳感器(包括酶電極、微生物電極、免疫電極、親和電極、介體電極和生物組織電極等內容)、光學生物傳感器、熱生物傳感器、壓電晶體生物傳感器、半導體生物傳感器、表面等離子體生物傳感器、光纖生物傳感器及分子印記生物傳感器和基因芯片,這些內容都是生物傳感器近年來最新研究成果[2]。新內容的補充可以拓展和豐富傳感器的類型,特別是生物傳感器利用生物反應巧妙的實現生命信息的探測和轉換內容。

2教學方式的改革

2.1多媒體與傳統板書結合

多媒體教學是現代主流的教學方式,可以提高教學效率[3]。但我們發現如果單純依賴多媒體教學,學生認為只要拷貝教師的課件就可以掌握上課內容,所以往往不會做筆記,忽視了教師講授的知識。針對本課程特點,我們采用多媒體教學和傳統板書教學手段相結合的方式。例如對于傳感器的結構、外形及應用采用多媒體的圖片和動畫展示,增加學生的印象,而對于傳感器的基本原理及測量電路中的公式推導,采用傳統板書的方式,提醒學生做筆記。

2.2理論講授與教學道具相結合

在本課程的講授中,我們非常重視培養和引導學生的學習興趣。通過將傳感器的內容講授與生活中的應用聯系起來,使學生發現原來所學習的傳感器就在自己身邊。比如在講解壓電式傳感器時,向學生展示電子打火機和醫院B超中的超聲源等。在講解電化學生物傳感器時,向學生展示常用的測試血糖的試條就是一個電化學生物傳感器。

2.3實驗和課程設計相結合

在理論教學過程中,我們根據上課內容和教學進度,穿插安排實驗教學,同時根據學生興趣,自選題目進行生物醫學傳感器與測量的課程設計[4]。通過實驗教學,讓學生掌握傳感器的測試性能、使用方法和測量電路等基本操作技能。另外,通過布置實驗作業給學生幾個測量參數,讓其通過自己選擇不同的傳感器和測量電路來實現。比如對溫度的測量,有的學生用熱敏電阻,有的用雙金屬片,有的用紅外光電探測器等方式來實現測量。學生不但學習了專業知識,而且還理解了針對同一個目標,可以有多種方式來實現的思想。除了實驗教學外,我們還給出若干個設計題目或讓學生自擬題目,讓學生根據所學內容進行課程設計。學生通過查閱課外資料和文獻,購買元器件搭建電路,可以發揮自己的能力進行課程設計。

光電化學技術范文6

關鍵詞：噬菌體展示抗體； 相思子毒素； 電化學發光； 免疫傳感器

1 引 言

電化學發光（Electrochemiluminescence，ECL）免疫傳感器檢測蛋白類生物大分子多是以傳感器表面固定抗體為捕獲探針，以發光標記物如聯吡啶釕[Ru（bpy）2+3]標記抗體為發光探針，在靶標存在的情況下，形成“捕獲探針-靶標-發光探針”復合物，在電極表面發生ECL反應，以此測定靶標濃度[1～5]。抗體活性以及標記物的量將直接影響檢測的靈敏度。對于傳統抗體，分子表面可供標記的基團有限，而且多位點標記也可能影響其結合活性，這限制了靈敏度的進一步提高。

噬菌體展示抗體是通過噬菌體展示技術獲得的一種可溶性抗體片段或是表面展示有抗體片段的噬菌體[6]，對于后者，其表面除了展示的抗體片段外就是大量的衣殼蛋白。以展示有單鏈抗體（Single chain variable fragments，scFv）的M13噬菌體為例，M13為絲狀，長約900 nm，寬約8 nm，衣殼約由2800拷貝的5 kDa的主要衣殼蛋白pⅧ組成[7]，scFv融合表達在位于一端的約5拷貝的次要衣殼蛋白pⅢ中的1個拷貝上。若進行標記，會有更多的標記物連接在數量龐大的衣殼蛋白上[8]，展示抗體僅僅是“躲在”一端的一個小角落里，從而被標記上較少的標記物，可最大限度避免多位點標記造成的活性降低或消失。因此，噬菌體展示抗體做標記探針能大大增加標記物數量，而又最小程度影響結合活性，從而起到放大信號作用。

本研究以劇毒生物毒素相思子毒素（Abrin）為檢測目標，以Abrin多克隆抗體（多抗）包被的磁微球為捕獲探針，以Ru（bpy）2+3標記的Abrin噬菌體展示抗體為發光探針，將磁性微球分離富集與噬菌體展示抗體大量負載發光標記物放大ECL信號相結合，建立了一種檢測Abrin的新方法，有效放大了檢測信號，提高了檢測靈敏度。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

磁免疫電化學發光傳感檢測平臺（本實驗室與西安瑞邁分析儀器有限責任公司聯合研制），MPI-E型電化學發光檢測儀（西安瑞邁分析儀器有限責任公司）；BIOMATE 3S紫外可見分光光度計（美國賽默飛世爾科技）；HS-3垂直混合器（寧波新芝生物科技股份有限責任公司）；磁分離架（美國Promega公司）。

三聯吡啶釕N-羥基琥珀酰亞胺酯（Ru（bpy）2+3-NHS ester，美國Sigma公司），活化生物素（Biotin-NHS ester，美國Sigma公司）；鏈親和素包被磁微球（New England BioLabs公司，直徑2.0 μm），Abrin、Abrin多抗、Abrin單抗、Abrin噬菌體展示抗體、蓖麻毒素（Ricin）、葡萄球菌腸毒素B（SEB，本實驗室）；發光檢測液與CleanCell清洗液（北京百隆騰科技發展有限公司）；牛血清白蛋白（BSA，上海國藥集團有限公司）；磷酸鹽緩沖溶液（PBS）用0.1 mol/L Na2HPO4，0.1 mol/L KH2PO4和0.1 mol/L KCl配制而成；實驗用水均為去離子水，其它所用化學品和試劑均為分析純。

2.2.2 捕獲探針制備 （1）Abrin多抗生物素化 用1 mL DMSO 溶解活化生物素1 mg，向1 mL Abrin多抗溶液（1 mg/mL）中加入120 μL 活化生物素溶液（即含活化生物素 120 μg）；在室溫下持續攪拌，保溫2～4 h；加入9.6 μL 1 mol/L NH4Cl（每25 μg 活化生物素加1 μL），在室溫下攪拌10 min；超濾除去未結合的活化生物素，以PBS重懸至1 mL。（2）磁微球捕獲探針構建 將生物素化的abrin多抗 20 μL加入1 mL（1 g/L）親和素包被的磁微球中，室溫振蕩孵育1 h，置于磁分離架上用PBST（含0.15% Tween-20的PBS）清洗兩次，PBS清洗兩次除去未結合的Abrin多抗，余下結合了Abrin多抗的磁微球，加PBS重懸至1 mL， 4 ℃保存備用。

2.2.3 ECL檢測 將Abrin多抗包被的磁微球50 μL與50 μL樣品混合， 室溫振蕩孵育15 min，置于磁分離架上用PBS清洗兩次，再加入50μL 標記探針混合后室溫振蕩孵育1 h，結合磁分離用PBS清洗兩次，用發光檢測液重懸后加入檢測池，磁微球復合物磁鐵作用下沉積在工作電極表面，在給定工作電極與參比電極之間恒定電壓1.4 V下，標記在噬菌體上的Ru（bpy）2+3就和發光檢測液中的三丙胺（TPA）發生ECL反應，光信號由光電倍增管（PMT）檢測。整個檢測過程如圖1所示。ECL反應結束后，將磁鐵位置移至離電極最遠處，先用去離子水、CleanCell清洗液結合電化學階躍脈沖清洗檢測池與電極，再用去離子水和ProCell發光檢測液沖洗，直至ECL值恢復至基線水平（空白信號）后進行下一輪檢測。

3 結果與討論

3.1 發光探針性質

3.1.1 發光探針紫外-可見光譜 如圖2所示，Abrin噬菌體展示抗體經標記后其紫外-可見光譜發生改變，a為abrin噬菌體展示抗體光譜圖，在269 nm處有一個特征吸收峰，因為噬菌體顆粒為衣殼蛋白內包裹著核酸，269 nm處反映的是DNA的吸收峰；b為標記物Ru（bpy）2+3-NHS ester的圖譜，聯吡啶釕在220～600 nm之間有3個特征吸收峰，其中可見光457 nm處的吸收對應于金屬Ru到bpy配體dππ*電荷躍遷， 紫外區287 nm處的吸收是以配體為中心的ππ*躍遷，紫外區的另一個吸收峰在245 nm處，也是金屬Ru到bpy配體的dππ*電荷躍遷[11]； c為Ru（bpy）2+3標記Abrin噬菌體展示抗體的光譜圖，位于285 nm吸收峰應對應于聯吡啶釕287 nm的吸收峰，254 nm處吸收應對應于聯吡啶釕245 nm處的吸收，稍紅移，457 nm處為聯吡啶釕的特征吸收，這表明Ru（bpy）2+3-NHS ester已經標記到噬菌體展示抗體上。

3.2 孵育時間的確定

因Abrin單鏈抗體展示于M13噬菌體表面，且M13較大，且為長絲狀，其運動相對抗體來說非常緩慢，又因scFv位于一端，這降低了M13與Abrin接觸的幾率，有必要對孵育時間進行考察。Abrin濃度為50 μg/L時，在加入Ru（bpy）2+3標記的Abrin噬菌體展示抗體后分別孵育10， 20， 30， 40， 50， 60， 70和80 min，隨孵育時間增加，電化學發光強度的變化見圖4。孵育時間小于60 min時，隨孵育時間增加發光強度逐漸增強；孵育時間大于60 min時，發光強度趨于平穩。說明室溫下的M13參與的結合反應在60 min后基本達到飽和。因此，加入標記探針后孵育時間定位 60 min。