● 摘要
本论文分两部分:综述和研究报告。综述部分对电化学发光(ECL)的发展历史、基本原理、实验装置、特点及其在分析化学中的应用和近期发展状况作了一个综述。研究报告部分主要对能量转移电化学发光测定维生素B1和在线电化学产生Mn(III)流动注射电化学发光新体系的研究及应用进行了详细研究。 电化学发光从1929年首次被发现后,随后的几十年中并没有受到很大的重视。到60年代,电化学发光得到较大的发展,这一阶段的工作主要是对ECL 机理的研究,T .Kuwana , L.R. Faulkner , A.J. Bard 等作出了突出贡献,他们研究了大量的芳香族化合物的电化学发光现象,并对其机理进行了深入的研究,七十年代,电化学发光得到很大的发展,研究的手段越来越多,研究的范围愈来愈广。电子技术的迅猛发展,集成电路的广泛使用,是电化学发光的仪器和电极系统得以很大改进,多种脉冲信号、线性扫描、正矩形扫描、双阶跃脉冲等开始使用;电极系统方面,旋转环-盘电极也开始使用,七十年代的电化学发光方法,还与计算机技术结合,进行数据处理和机理研究;激光技术也应用于这一方面;光谱电化学以及电子自旋共振(ERS)也被用来研究电极表面产物。这一时期,除了研究芳香族化合物的电化学发光机理外,还发现了UO22+在H2SO4和HClO4中的电化学发光,Tb3+ , Dy3+在H2SO4中的电化学发光等新体系,为电化学发光在分析化学中的应用打下了坚实的基础。电化学发光在八十年代开始实际应用于分析化学中,七十年代的工作在这一时期得到了发展和深化,如与修饰电极的结合,A.J. Bard 对钌-联吡啶电化学发光体系进行研究后,提出了钌-联吡啶可作为免疫分析标记物的可能性;印度的Ismail等人开辟了电生物发光的新领域;八十年代末,有人提出用电化学发光图像法(ECL Imaging)研究非均相电极表面的电化学活性物质的分布情况以及盘电极上飞骏运行点六次读的分布特性;由于电化学发光分析法可以连续测定,他还可以很方便地用作液相色谱仪的检测器。总体来说,八十年代的电化学发光基本都是一些基础性研究工作。进入九十年代后,电化学发光仪器装置,电极材料得到进一步的发展并于其他技术结合,更加拓宽了这一方面的应用领域。光透电极(ITO)的使用机器与光导纤维技术的结合,使光信号的检测更为简便;微电极及超微电极的使用,使其更适用于生物活体分析;Band arry电极开始应用于电化学发光的研究;超声技术已应用于电化学发光。电化学发光进入了实际应用阶段,生物技术和生命科学向分析化学提出了新的挑战,而电化学发光以其固有的优势,成功地应用于多肽,蛋白质,核酸等生物大分子分析,生物药物分析,超微量和超痕量生物活性物质分析以及活体分析等。以电化学发光分析法作为PCR的检测方法已有报道,电化学发光与PCR相结合测定了一些病毒,如HIV;国内电化学发光的研究从八十年代起已经开始发展。福州大学的安镜如等研究了luminol ,ABEI在碱性溶液中的电化学发光法光行为,还比较了一些肼类化合物的电化学发光情况,并用电化学发光测定了一些无机离子,陈国南等用电化学发光法光测定了吲哚和色氨酸。北京大学的王本论文征召等研究了碱性溶液中铂电极上的超微弱电化学发光现象。 本论文的工作分为两大部分,第一部分是静态电化学发光体系,目的是建立一个基于能量转移的高龄民的电化学发光体系来测定维生素B1在铂阳极表面有弱的发光现象,加入一些荧光试剂作为增敏剂后,发光大大增强。其中以罗丹明B增敏效果最佳。优化了测定维生素B1的实验条件,其线性范围为0.1μg/ml~4μg/ml , 相关系数为0.9998 ,检出限为0.08μg/ml ,其相对标准偏差为2.1%(n=11 , c=1μg/ml),并成功地应用于药物制剂中维生素B1的测定。同时对该电化学发光体系的机理进行了初步研究,发现维生素B1被氧化的产物硫胺荧的发射光谱与罗丹明B的激发光谱在很大程度上重叠,故我们认为是激发态硫胺荧将能量转移给罗丹明B,由于罗丹明B具有高的荧光量子产率,故发光强度大大增强。据此提出了电化学发光能量转移的概念国内外未见报道。 本论文的第二部分工作是建立了一个电化学产生不稳定试剂Mn(III)流动注射化学发光新体系,研究了不稳定试剂Mn(III) 化学发光特性以及Mn(III)氧化丙酮酸钠的反应机理,优化了实验条件,并成功地应用于药物制剂中维生素C和肾上腺素的测定。其中维生素C的线性范围为5*10-9g/ml~1*10-5g/ml , 相关系数为0.9999 ,检出限为2ng/ml ,其相对标准偏差为2.6%(n=11 , c=0.1μg/ml);肾上腺素线性范围为1*10-8g/ml~6*10-5g/ml , 相关系数为0.9998 ,检出限为5其相对标准偏差为1.8%(n=11 , c=0.1μg/ml);去肾上腺素线性范围为5*10-8g/ml~5*10-5g/ml , 相关系数为0.9995 ,检出限为20其相对标准偏差为3.8%(n=11 , c=1μg/ml)。丙酮酸的线性范围为1*10-9g/ml~1*10-5g/ml , 相关系数为0.9999 ,检出限为0.8ng/ml ,其相对标准偏差为2.3%(n=11 , c=0.1μg/ml)。 本文所建立的能量转移电化学发光和在线电化学产生Mn(III)流动注射电化学发光新体系这两类方法都具有进一步研究前景,在分析应用方面也有着巨大的潜力。
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