基于纳米团簇探针的电致发光核酸分子诊断(2)
图1.1 间四苯基卟啉锌（ZnTPP)分子式
卟啉分子上的四个氮原子具有同等的地位，每一个氮原子都含有孤电子对，这就使得卟啉环与金属离子可以通过这样的孤电子对配合而生成大环共轭体系结构。配位时通常会发生电子能级跃迁，吸收或者向外界辐射一定能量。生成的金属卟啉环内电子流动性很好，所以大多都具有较好的光学性质。
卟啉的由于侧链的差异，卟啉的种类多且分布广泛。通常卟啉分为两类：脂溶性和水溶性的卟啉化合物，它们分别溶于疏水性和亲水性溶剂。卟啉化合物的颜色呈紫红色，粉末状、晶体状都有，熔点大多高于300度，在紫外线作用下表现出一定的光敏性质。
1.1.2 自然界中的卟啉化合物
卟啉及其衍生物广泛地存在于生物体内和与能量转移相关的重要细胞器内，在生物的氧化过程中起着氧的储存、活化和传递作用，在光合作用中传递电子。如动物体内的血红素是含铁卟啉，血蓝素是含铜卟啉；植物体内的叶绿素是含镁卟啉，文生素B12是含钴卟啉[1-5]。卟啉在生物体生长和生存的过程中起到重要的作用，但在人体内积累过多时，会导致皮炎、皮癣、老年斑等卟啉病的产生，原因就在于过量的卟啉与人体内其它物质发生了化合反应，影响了正常的生理机能。
卟啉化合物也广泛地存在于石油、沥青等地质体中，在材料学、化学催化、特异性结合药物等领域有着广泛应用。整个科学界对卟啉的研究热度都在逐年增加，人们相信，卟啉在能量转移方面有神奇的作用。
1.1.3 卟啉及其衍生物的应用
（1）卟啉分子用于分子开关拥有密度较高、响应迅速、能量利用率高的特性，在分子计算机中具有重要作用。
（2）卟啉化合物是许多生物大分子的重要组成部分，对植物体的叶绿素而言尤为关键，可以说是卟啉化合物的参与才使得光合作用的很多过程得以实现。人们尝试合成了许多卟啉为关键成分的超分子体系，用于模拟和了解光合作用中的光电子和能量的转移过程，并取得了很大进展[6]。
（3）通过玻璃基片、染料和电极构成和制备有机太阳能电池。
（4）用于电致化学发光材料。卟啉类的化合物在溶液中能发出较强的荧光，但其分子自身容易聚集，并且使得自身荧光猝灭，这一特性使得单纯固体卟啉的荧光非常弱，不是电致化学发光的理想材料。近年来，很多人致力于研究掺杂卟啉的材料、在高分子链中引入卟啉制得发光材料等，以避免自身荧光猝灭的发生。
（5）用于有机光导(Organic Photoconductor，简称OPC)材料。该种材料在光的作用下能够激发光生载流子的形成和迁移，作为一种重要的光电信息功能材料为信息社会的进步作出了很大贡献。目前掺杂卟啉的有机光导材料在激光打印、静电复印、全息照相等多个领域均有应用。
1.2 ECL电致化学发光技术简介
1.2.1 ECL检测与优势
电致化学发光（ECL），是一种由电化学触发生成的激发态物种的能量弛豫而产生光辐射的现象。ECL过程对电极施加电流或电压信号，是电解液体系中的组分或者电解后的产物之间反应，依靠电极表面的高效电子转移过程产生激发态，激发态跃迁回基态时产生光子辐射，辐射光强与物质浓度呈线性相关关系。
ECL技术本质上代表电化学和光谱学之间的密切结合，通过整合二者的优势使ECL与纯化学发光（CL）相比具有独特的优势：ECL用磁场分离待测组分，通过电位调控电化学反应，信号产生均一稳定，因此精度更高，可控性更强，检测时间更短，具有较高的特异性。不仅如此，ECL技术的优势还在于不需要另外的光源，也就没有由于散射和杂质而产生的无效背景信号，具有较高的灵敏度。此外，负责接收信号的光电倍增管具有较高的放大倍数，有利于极微弱的光强变化的捕捉，检测范围宽[7]。由于ECL技术的高精度、高灵敏度，所需样本的检测用量低至10~20μL，使得检测得以在被测物量极少的情况下完成。