一種電化學發(fā)光裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學技術(shù)，更具體的說，是涉及一種電化學發(fā)光裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電致化學發(fā)光(ECL)，是電化學和化學發(fā)光相結(jié)合的產(chǎn)物。它是指通過電極表面的電子轉(zhuǎn)移反應生成激發(fā)態(tài)，當其返回基態(tài)時產(chǎn)生光輻射的現(xiàn)象。ECL經(jīng)歷兩個過程:電化學反應和化學發(fā)光反應。相對于光致發(fā)光分析，ECL是電啟動的，無需激發(fā)光源，有效避免了雜散光及光源不純所產(chǎn)生的干擾，極大增加了分析的靈敏度。
[0003]另一方面，作為電致化學發(fā)光技術(shù)中重要的載體，半導體納米晶體，即量子點，具有獨特的光電性質(zhì)，被廣泛應用于發(fā)光二極管、光電轉(zhuǎn)換材料、熒光探針以及生物成像領(lǐng)域。它作為一種新興的ECL發(fā)光體，量子點ECL分析成為電分析化學領(lǐng)域中一個十分活躍的研宄熱點，在ECL生物傳感策略的構(gòu)建過程中發(fā)揮了重要作用。
[0004]目前已有各種大小、形貌不同的量子點被用作ECL的發(fā)光體，用于生物分析檢測領(lǐng)域，為構(gòu)建新型ECL生物傳感器提供了一個良好的平臺。盡管如此，與傳統(tǒng)的ECL體系(Ru(bpy)32+/三丙胺)相比，量子點的ECL依然存在諸多不足之處。量子點ECL強度弱，ECL光譜寬等問題的存在，嚴重制約了其在生物分析領(lǐng)域中的進一步發(fā)展。
[0005]電化學發(fā)光檢測儀是電致發(fā)光技術(shù)中重要的測量儀器，具有操作簡單，靈敏度和準確度高，選擇性好等優(yōu)點。但由于在量子點濃度一定的情況下，發(fā)光強度無法繼續(xù)增加；另外，在目前所用的電化學發(fā)光儀器中，沒有光學聚焦系統(tǒng)，在電極表面產(chǎn)生的光子，向四周傳播，僅很少一部分可到達光電倍增管的檢測光極上，未能充分利用電化學反應所產(chǎn)生的發(fā)光信號，在很大程度上限制了檢測靈敏度的進一步提高，不利于痕量組分的測定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電化學發(fā)光裝置及方法，以進一步提高現(xiàn)有電化學發(fā)光儀器與方法的檢測靈敏度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種電化學發(fā)光裝置，在電化學發(fā)光檢測儀的光電倍增管暗盒中裝有特定焦距的凸透鏡組，使其滿足1/u (物距)+l/v (像距)=Ι/f (透鏡焦距)的成像條件，將電極表面所發(fā)出的光信號匯聚成像在光電倍增管的敏感光極上，在原有裝置保持不變以及相同的檢測條件下，大幅度提高了儀器的靈敏度，實現(xiàn)對痕量組分的準確測量。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種電化學發(fā)光裝置，包括光電倍增管、凸透鏡體系和電化學發(fā)光池；其中，凸透鏡系統(tǒng)設置于電化學發(fā)光池與光電倍增管之間，形成一條直線；電化學發(fā)光池發(fā)出的光通過凸透鏡系統(tǒng)全部聚焦在光電倍增管的光敏電極上；凸透鏡系統(tǒng)的焦距滿足凸透鏡成像條件:1/物距+1/像距=I/透鏡焦距，電化學發(fā)光池中設置有三電極系統(tǒng)，工作電極高度可調(diào)，以獲得最佳聚光效果。
[0011]所述三電極系統(tǒng)、電化學發(fā)光池、凸透鏡體系和光電倍增管均設置于暗盒內(nèi)，暗盒內(nèi)對應通過導線連接電致發(fā)光檢測儀，電致發(fā)光檢測儀連接電致發(fā)光分析儀，電致發(fā)光分析儀連接計算機進行參數(shù)設置與數(shù)據(jù)采集。
[0012]所述凸透鏡體系包括兩個上下分布的凸透鏡，其中置于上端的凸透鏡位置可調(diào)。
[0013]所述凸透鏡材料為石英、玻璃或塑料。
[0014]所述三電極系統(tǒng)，包括工作電極、參比電極和對電極，均放置在電化學發(fā)光池中，接觸電化學發(fā)光池中的電化學發(fā)光分析溶液。
[0015]優(yōu)選的，所述工作電極為玻碳電極、金電極，參比電極為Ag-AgCl電極、飽和甘汞電極，對電極為鉑電極。
[0016]優(yōu)選的，所述玻碳電極的直徑為5.0_。
[0017]所述光電倍增管的電壓設為400V?600V，發(fā)光級數(shù)為I?3級。
[0018]所述暗盒為金屬殼體。
[0019]一種基于上述裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0020](I)連接整個裝置，進行儀器預熱；
[0021](2)清洗電化學發(fā)光池，將設定量的量子點、共反應劑、緩沖溶液和待測物混合均勻，靜置，放入電化學發(fā)光池；
[0022](3)將三電極系統(tǒng)放入盛有待測液的電化學發(fā)光池中，放入暗盒中，與暗盒中的導線相連，關(guān)閉暗盒；
[0023](4)設定電化學參數(shù)、光電倍增管電壓和發(fā)光級數(shù)，進行測定；
[0024](5)存儲分析數(shù)據(jù)，清洗電極以及電化學發(fā)光池。
[0025]所述步驟⑵的具體方法為:用18.25ΜΩ的超純水將電化學發(fā)光池清洗干凈；在測定待測物質(zhì)含量之前，所有溶液都需要用超純水現(xiàn)配現(xiàn)用；配制好的混合溶液再通入氮氣除氧；將電化學發(fā)光池放入暗盒中，每次測定的位置都應保持一致。
[0026]所述步驟(2)中，量子點、共反應劑、緩沖溶液，其體積比適當即可，所述的量子點為CdSeXdTe或CdS，濃度最終在0.71umol/L以下；所述緩沖液包括PBS緩沖溶液、Tris緩沖溶液、碳酸緩沖溶液；所述共反應劑包括過硫酸銨、雙氧水或草酸；最終定容緩沖液及共反應劑的濃度均為0.lmol/Lo
[0027]所述步驟(3)中，玻碳電極首先依次用1.0，0.3 μπι的a -Al2O3拋光粉拋光，然后用無水乙醇、超純水依次沖洗，氮氣吹干；接線過程中防止導線交叉，接錯電極；三電極體系放入電化學發(fā)光池中，保持溶液中三電極下端在同一水平線上，將暗盒關(guān)閉，等待測定。
[0028]所述步驟(4)中，選擇循環(huán)伏安法，電化學和ECL測試條件。
[0029]所述步驟⑷中，當測定抗壞血酸含量時:電勢窗口為O?-1.6V，掃描方向為負，掃速為50mV/s，溶液通氮氣15-20min，靜置25?35s進行測試，測試時保持氮氣氛圍，光電倍增管高壓設在600V，放大級數(shù)為I ;通過電化學工作站對待測液施加O?-1.6V的線性掃描電壓產(chǎn)生ECL信號，用光學聚焦系統(tǒng)收集光信號至光電倍增管。
[0030]要說明的是，對不同物質(zhì)的檢測，條件的設定是不同的。
[0031]所述步驟(5)中，每次測定完畢，都要將電極、電化學發(fā)光池用超純水清洗干凈，以便進行下一次測量。
[0032]本發(fā)明的工作原理為:通過安裝的特殊焦距的凸透鏡，可將電化學發(fā)光池發(fā)出的分散光源完全聚焦到光電倍增管的感光區(qū)，從而提高信號強度；兩凸透鏡滿足基本成像原理且1/u (物距)+l/v (像距)=Ι/f (透鏡焦距)；測定時，因為待測物對量子點具有猝滅或增強作用，由此量子點的發(fā)光強度就會隨著待測物濃度變化隨之發(fā)生變化，在噪音不變的同時，信號被放大若干倍，大大的提高了信噪比，提高了靈敏度，降低了檢測下限，使實驗結(jié)果更加準確，可靠。
[0033]一種電化學發(fā)光裝置及系統(tǒng)的有益效果為:
[0034](I)在不改變現(xiàn)有操作條件的基礎(chǔ)上，提高可到達光電倍增管敏感光極的光信號強度，改善檢測體系的信噪比，提高電化學發(fā)光法測定痕量組分的檢測靈敏度；
[0035](2)有利于減小誤差，提尚精確度；
[0036](3)在測定待測物含量時，因為待測物對量子點具有猝滅或增強作用，由此量子點的發(fā)光強度就會隨著待測物濃度變化隨之發(fā)生變化，在噪音不變的同時，信號被放大若干倍，大大的提高了信噪比，提高了靈敏度，降低了檢測下限。
【附圖說明】
[0037]圖1為電化學發(fā)光裝置及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中: