基于纳米团簇探针的电致发光核酸分子诊断(3)
ECL现已在临床诊断、食品质量监测、环境监控等领域作为必不可少的分析工具被广泛使用[8,9]。
1.2.2 ECL测定原理
ECL测定原理可分为三个过程（见图1.2）。
电化学反应过程：在电极上加上一定的电压，工作电极上修饰的物质在电场作用下发生氧化还原反应，生成激发态的产物；
化学发光过程：激发态与非激发态的产物之间存在的电势差，为产物之间的氧化还原反应提供能量，反应后的能量以光的形式释放，被光电倍增管捕捉和放大；
循环过程：经过两次反应后的体系中仍然存在氧化还原反应的反应物，上述电化学反应和化学发光过程可以循环不断地进行，且光信号在循环中不断放大并能保持稳定。
1.2 电致化学发光原理示意图
需要注意的是，ECL与单纯的CL过程相比具有很大优势。ECL与CL过程均能形成高能激发态，激发态向基态跃迁产生光子辐射，被检测器捕捉。两者的区别在于：ECL与CL过程产生激发态的方式不同，化学发光过程由反应物的化学反应控制，难以人为精确调节；而ECL过程不同，它能通过控制电极电位的施加和断开、电极电位的高低控制激发态定量产生。
1.2.3 电致发光材料简介
目前，电致发光材料分为三种：小分子有机材料、金属络合物、共轭聚合物。ECL发光物种最初是格氏试剂和鲁米诺试剂，继而拓展至稠环芳香族碳氢化合物(PAHs)和有机金属化合物，同时它们的ECL特性也得以逐步阐明。发展ECL发光体对实现ECL技术具有重要的意义。
在所有电化学发光材料中，被研究最多的是共轭聚合物，它们多具有良好的电热稳定性、可控性以及良好的可加工性。
在金属络合物电化学发光材料中，联吡啶钌也是应用最为广泛的材料之一。联吡啶钌在水相和有机相中溶解性良好，具有较高的电化学发光效率。此外，由于其激发态的弛豫时间相当短，以至于其被氧猝灭前就已经达到基态，因而其发光可认为不受氧浓度影响，在ECL测定过程中不需要除去反应体系中的氧气，给测定带来极大的便利。然而联吡啶钌类络合物仅在600nm左右的窄波段内发光，这使得多组分同时检测变得困难，也因此限制了联吡啶钌在ECL分析中的应用。人们因此开始寻找新的发光材料，期望能实现传统的联吡啶钌类络合物所不能达到的检测水平。
2002年Bard等在Science上发表的关于硅纳米粒子的电致化学发光的文章，迅速引起了科学界的广泛关注，开辟了一个全新的电化学发光材料领域[10]。在被应用于ECL技术之前，半导体纳米晶体，即量子点（quantum dots，QDs）就因其发光效率高、激发谱带宽、发射谱带窄、发光波长可调等优势在荧光分析中被广泛使用。随着科技的发展，人们的认知领域从宏观世界提升至纳米尺度，形成了一种全新的科研思文。目前，纳米技术己经广泛渗透到化学、生物、医学、材料、电子等学科领域，形成了一个一体化的完整科学体系。由于制备新型高效的ECL发光体并发展其生物功能化方法是推动该领域发展的持久驱动力，最近几年，ECL纳米发光体家族已从先前类型较单一的QDs扩展至各种组成、尺寸和形貌的纳米材料，其中包括金属纳米团簇、碳纳米点、纳米金属氧化物半导体，乃至有机纳米聚集体等，有着广阔的应用前景。
1.2.4 ECL技术应用
ECL可以应用于DNA、RNA的探针检测、免疫测定等领域。
ECL免疫分析技术因其检测用量少、所需时间短、重复性较好、灵敏度高等特性而在医学检测中有着重要的作用。该技术可用于食品监测、诊断传染性疾病病原体、诊断肿瘤标志物、检测激素、环境监控、药物分析[7]等领域。