济南大学Yu Du Anal. Chem.：树枝状MoS2@Fe2O3增强NC量

时间：2023-04-19

　　研究内容

　　电化学发光（ECL）技术在临床检测中的重要扩展依赖于敏感和稳定的信号以及在分析过程中免疫分子活性的维持。这对ECL生物传感器提出了关键挑战，因为发光体通常需要高电势激发，从而产生强ECL信号；然而，它对抗原或抗体的活性具有不可逆的影响。

　　济南大学Yu Du介绍了一种新型的电化学发光（ECL）生物传感器，该生物传感器利用氮掺杂碳量子点（N-CQDs）作为发射体，并使用硫化钼/氧化铁（MoS2@Fe2O3）纳米复合物作为协同作用加速器被开发用于检测神经特异性烯醇化酶（NSE），一种小细胞肺癌的生物标记物。由于具有优异的重复性、稳定性和特异性，该专用传感平台显示NSE的差异ECL响应范围为10.00 fg/mL至500 ng/mL，检测限（LOD）计算为6.30 fg/mL（S/N=3）。相关工作以“Controlled Growth of MoS2 on Dendritic Ferric Oxide to Enhance Electrochemiluminescence of Nitrogen-Doped Carbon Quantum Dots for Sensitive Immunoassay”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

　　研究要点

　　要点1.作者使用一种以水合肼取代HNO3为原料合成N-CQDs的温和方法。氮的掺杂使CQDs表现出低激发电位的ECL信号。此外，N-CQDs的ECL发射通过一类新的MoS2@Fe2O3纳米复合材料作为核心作用促进剂。

　　要点2.MoS2纳米片负载到树枝状Fe2O3上承担了负载第一抗体（Ab1）的基底材料的作用，同时提高了电子转移能力以及增强CQDs的ECL发射的催化活性。此外，MoS2@Fe2O3纳米复合材料在过氧化氢（H2O2）中表现出比任何单一组分都优越的共反应加速特性，并且高度支化的枝晶微观结构为免疫分子提供了大量的结合位点，这是痕量检测的必然因素。离子束溅射金颗粒技术通过Au-N键引入传感器制造，这将提供足够的密度取向，用于通过Au-N键捕获抗体负载。

　　要点3.作者提出了一种新的ECL生物传感器，利用N-CQDs作为发射器，MoS2@Fe2O3作为NSE检测的核心作用加速器。由于具有优异的重复性、稳定性和特异性，该传感平台显示NSE的差异ECL响应范围为10.00 fg/mL至500 ng/mL，检测限（LOD）计算为6.30 fg/mL（S/N=3）。

　　该生物传感器有望为NSE或其他生物标志物的分析提供新的途径。

　　研究图文

　　图1.（A，B）在pH=12条件下合成的Fe2O3的SEM。（C，D）MoS2@Fe2O3的SEM。（E、F）N-CQDs的TEM。（G）N-CQDs的粒度分布。MoS2@Fe2O3中（H）Fe、（I）O、（J）Mo和（K）S元素分布。

　　图2.（A）Fe2O3和MoS2@Fe2O3的XRD。（B）MoS2@Fe2O3的总XPS。（C）Fe 2p、（D）O 1s、（E）Mo 3ds和（F）S 2p的高分辨率XPS。

　　图3.（A）不同电极修饰的ECL时间曲线：（A）N-CQDs-O2系统，（b）N-CQDs-H2O2系统，（c）Fe2O3作为共反应加速器的N-CQDs-H2O2系统，（d）MoS2@Fe2O3作为共反应加速器的N-CQDs-H2O2系统。（B）不含H2O2的NHCDs的机制图解。（C）不含Fe2O3作为共反应加速器的N-CQDs-H2O2体系。（D）MoS2@Fe2O3作为共反应加速器的N-CQDs-H2O2系统。（E）Fe2O3中DMPO捕获的O2?-自由基的EPR光谱。（F）Fe2O3（红色）、单独合成的Fe2O3+MoS2（黑色）和MoS2@Fe2O3（蓝色）中DMPO捕获的O2?-自由基的EPR光谱。

　　图4.（A）生物传感器在不同浓度的NSE中的ECL响应（A-k:10.0 fg/mL、50.0 fg/mL、100 fg/mL、1.00 pg/mL、10.0 pg/mL和100 pg/mL）。（B）ECL强度与NSE浓度的相关性及其校准曲线。（C）0.1 ng/mL NSE与10 ng/mL多种干扰物混合的特异性测试：癌胚抗原（CEA）、鳞状细胞癌抗原（SCC）、前列腺特异性抗原（PSA）、降钙素原（PCT），空白。（D）不同浓度下16个扫描周期的稳定性和（E）休息1-10天后的稳定性。（F）用0.1 ng/mL的NSE对5个电极进行重复性测试。误差条：±标准偏差（SD），（n=11）。

　　文献详情

　　Controlled Growth of MoS 2 on Dendritic Ferric Oxide to Enhance Electrochemiluminescence of Nitrogen-Doped Carbon Quantum Dots for Sensitive Immunoassay

　　Yujie Han, Yue Jia, Yu Du,* Yuyang Li, Xiang Ren, Hongmin Ma, Dan Wu, Xuan Kuang, Dawei Fan, Qin Wei

　　Anal. Chem.

　　DOI: 10.1021/acs.analchem.3c00058