近红外光激发的上转换核壳微米棒光电化学传感器用于癌胚抗原的检测

光电化学（Photoelectrochemical, PEC）生物分析系统具有高灵敏性及多样的信号放大机制，在生物分析领域引起了广泛的关注。PEC传感发展的一个重要条件在于光敏材料的选择。二氧化钛由于具有高光子能量和化学稳定性、商业可用性、低成本和安全性，被认为是光电化生物传感的一种很有前景的光敏材料。但不利的因素在于二氧化钛的吸收范围狭窄，只能在紫外线下激发（λ < 400 nm），而太阳光中近紫外区仅占3%-5%。紫外光能量较高，其光子很少应用到PEC检测系统中，由此可能会对生物分子造成损伤，并破坏传感系统。

NaYF₄是目前氟化物类上转换荧光材料中声子能量最低、荧光效率最高的基质材料。掺杂的敏化剂Yb³⁺ 离子可以吸收近红外光线（980 nm），而掺杂的激活剂Tm³⁺发射体可以产生紫外线，与二氧化钛的特性吸收峰值相匹配。基于上述研究，福州大学的唐点平教授（点击查看介绍）课题组合成了微米棒核壳结构NaYF₄;Yb,Tm@TiO₂上转换材料作为光电材料，通过目标物癌胚抗原（CEA）引发滚环扩增放大的策略（RCA），产生大量游离的鸟嘌呤（G）增强光电信号，达到检测目标物的目的。利用核壳结构NaYF₄;Yb,Tm@TiO₂上转换材料作为光学转换器，他们可以将近红外激发光转化为紫外线辐射，并重新激发TiO₂外壳，导致电子空穴对产生光电流。这种核壳结构还能阻断上转换材料（NaYF₄:Yb，Tm）表面淬灭，提高光电转换效率。

与此同时，他们还建立分离模式，将目标物触发的放大策略和光电检测两个单元分开，可有效地避免生物分子损伤。更重要的是，基于上转换材料的光电材料为发展光电化学检测系统开辟了新的道路。相关成果近期发表在Analytical Chemistry 上。

该论文作者为：Zhenli Qiu, Jian Shu and Dianping Tang

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Near-Infrared-to-Ultraviolet Light-Mediated Photoelectrochemical Aptasensing Platform for Cancer Biomarker Based on Core-Shell NaYF₄:Yb,Tm@TiO₂Upconversion Microrods

Anal. Chem., 2018, 90, 1021, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04479

导师介绍

唐点平

http://www.x-mol.com/university/faculty/9535