电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence，ECL)是将电化学和化学发光结合起来的一种分析方法，因其灵敏度高、反应可控性强、仪器设备简单等优点已经在多个研究领域得到广泛的应用。半导体纳米晶(SNCs)具有独特的量子尺寸决定的电化学性质和ECL可控的优点，是当前ECL发射材料研究的一个新兴热点。共振能量转移是一种新兴的分子光谱分析方法，指的是电子激发能在适当的能量供体和能量受体对之间的传递。而电致化学发光共振能量转移(ECL-RET)结合了两者的优点，是一个很具有发展潜力的新领域。它不需要激发光源，背景噪音较小，也避免了散射光的影响，已广泛地应用于生物传感器的构建。本论文以ECL-RET为基础，致力于开发新型的ECL-RET供受体对，以构建灵敏的生物传感器，具体开展了以下工作:　　本论文结合了实验室在SNCs的ECL分析和生物传感器等方面的工作基础，通过合成新型ECL发光材料——掺杂型SNCs大大增强了其ECL强度，并将其与共振能量转移结合成功建立了多种ECL生物分析新方法，发展了一系列半导体纳米晶ECL生物传感器，其内容如下:　　1.掺铕CdS纳米晶的电致化学发光行为及其氧敏感性　　采用共沉淀法水相合成了掺铕的CdS纳米晶(CdS∶Eu NCs)。Eu3+离子的掺入引起了相较于单纯的CdS NCs的ECL信号的4倍增强和阴极发光稳定性的增加。这些改进应该归功于掺杂导致的还原态NCs稳定性的增加以及主体纳米晶向Eu3+离子的能量转移导致的降低了的非辐射跃迁几率。在CdS∶Eu NCs的ECL光谱中出现了在620 nm附近的新的发射峰，其隶属于Eu3+离子中5D0→7F2的特征跃迁峰。同时，在CdS∶Eu NCs的液相循环伏安曲线上，在+1.01 V及+0.61 V处存在一对Eu3+相关表面态的氧化还原峰，而未掺杂的CdS NCs和吸附的Eu3+离子均不会引起氧化还原峰的出现。基于CdS∶Eu NCs的强ECL发射及Eu3+离子对氧的特殊的高效吸附，CdS∶Eu NCs膜表现出极强的氧敏感性。CdS∶Eu NCs中Eu3+离子的特征跃迁的红光在生物分析中有潜在的应用。　　2.Au纳米粒子与CdS∶Eu NCs膜的电致化学发光共振能量转移及其对凝血酶的超灵敏检测　　研究了Au纳米粒子（AuNPs）与CdS∶Eu NCs膜的之间的电致化学发光共振能量转移（ECL-RET），并实现了对凝血酶的超灵敏检测。整个体系的构成是:CdS∶Eu NCs膜作为ECL发光物修饰在玻碳电极(GCE)表面，然后连接上AuNPs修饰的含凝血酶的适配体序列的发夹型捕获DNA(ssDNA1)。在CdS∶Eu NCs膜与近距离的AuNPs的F(o)rster共振能量转移(FRET)的作用下，ECL强度降低（关）。随后ssDNA1与其互补的DNA链ssDNA2杂交形成DNA双链，使得AuNPs远离CdS∶Eu NCs膜，体系的ECL强度相对于没有AuNPs存在的情况有1.7倍的提高（开），这个现象是由于激发态CdS∶Eu NCs和ECL激发的AuNPs表面等离子体共振(SPR)之间的远距离相互作用而产生的。由于目标蛋白凝血酶与其适配体的结合能力更强，当有凝血酶存在的情况下，目标蛋白就会与ssDNA1结合使其变构形成G四联体(G4)，导致AuNPs又一次靠近电极表面，ECL信号再次减弱（关），较杂交后的发光值降低了7.4倍。ECL强度的变化值与凝血酶的浓度的对数成线性关系，线性范围从50 aM到1 pM。　　3.CdS∶Eu NCs/Ru(bpy)32+掺杂的SiO2球电致化学发光共振能量转移体系用于前列腺特异性抗原检测　　我们设计了一个新的共振能量转移体系用于前列腺特异性抗原(PSA)的检测。将CdS∶Eu NCs固定在玻碳电极表面，并修饰上PSA的一抗，二抗上用钌联吡啶掺杂的SiO2球(RuSi)标记，当PSA存在时，形成夹心型的一抗/PSA/二抗-RuSi的夹心型结构。由于CdS∶Eu NCs和RuSi之间的光谱重叠很好，因而会发生ECL-RET，可观测到CdS∶Eu NCs的480 nm处的ECL光强变小，620 nm处的ECL光强增强。相对于CdS∶Eu NCs，钌联吡啶具有较高的量子产率、较长的激发态寿命，因此它是一种非常高效的能量转移受体。经过计算得到620 nm处的光增强到4.8倍，480 nm的减至原来的32.8％，而整体发光增强约3.2倍。通过测量620 nm处的ECL变化值，该体系对于PSA可以灵敏检测到1fg mL-1，且具有很高选择性。