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基于动态反应监控和等离子体共振能量转移的单颗粒精准成像分析

等离子体单纳米颗粒光谱和成像分析已成为光学分析的一个重要研究方向。等离子体纳米探针对颗粒自身的形貌、尺寸、组分以及周围折光指数等表现出高的敏感性,这是众多等离子体纳米探针的信号调节的本质原因。近年来,基于等离子体纳米颗粒的耦合/解耦合以及充放电过程也广泛被用来有效地调节等离子体散射光谱(图A, Appl. Spectrosc. Rev., 2019, 54, 237-249)。上述六种因素均可以引起显著的光谱位移和强度变化。此外,等离子体共振能量转移(PRET)也是一种重要的单颗粒光散射光谱调节策略(图B, TRAC-Trend. Anal. Chem., 2020, 124, 115805)。如何借助上述途径和巧妙的设计实现简单、灵敏和高选择性分析值得思考和探索。


西南大学黄承志教授和高鹏飞副教授团队巧妙地将单颗粒散射信号与经典的碘腐蚀金这一反应过程衔接起来。铜离子和碘离子可以将金三角纳米片高效腐蚀,将高强度的红色散射信号转化为低强度的绿色散射信号。而通过焦磷酸根(PPi)与铜离子的强的配位作用,则可以对这一反应进行有效的抑制,完成动态反应监控的同时实现了PPi的高灵敏单颗粒成像分析(图C)。单颗粒分析法较之于整体溶液分析法显著提高了分析灵敏度,此方法的检测限低至1.09 nM(3σ)。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。[1] 该论文第一作者是西南大学分析化学专业硕士研究生谷笑迎,通讯作者为西南大学药学院高鹏飞副教授和黄承志教授。


同时,他们率先采用静电作用的方式将金纳米海胆与氧化态的TMB分子有效连接成功构建了PRET对。以往PRET供受体对多是借助分子耦联、DNA修饰等方法实现,操作步骤较为繁琐且连接效率有限。此外,借助抗坏血酸磷酸酯的酸性磷酸酶(ACP)促降解反应产物抗坏血酸用以触发该PRET对状态调节,从而将酶促反应的高选择性转化为该检测体系的高选择性(图D)。通过采用优化的酶促反应底物浓度,有效地排除了GSH和NADH等的干扰。通过检测pH的优化,有效地排除了碱性磷酸酶(ALP)的干扰。


相关研究成果发表在Analytical Chemistry 上。[2]该论文第一作者是西南大学分析化学专业硕士研究生颜欣,通讯作者为西南大学药学院高鹏飞副教授和黄承志教授。


1. 原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Gold Triangular Nanoplates Based Single-Particle Dark-Field Microscopy Assay of Pyrophosphate

Xiao Ying Gu, Jia Jun Liu, Peng Fei Gao*, Yuan Fang Li, Cheng Zhi Huang*

Anal. Chem., 2019, 91, 15798-15803, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04093


2. 原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Enzyme Activity Triggered Blocking of Plasmon Resonance Energy Transfer for Highly Selective Detection of Acid Phosphatase

Xin Yan, Chang Xia, Bin Chen, Yuan Fang Li, Peng Fei Gao*, Cheng Zhi Huang*

Anal. Chem., 2020, 92, 2130-2135, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04685


研究团队简介


论文通讯作者,高鹏飞,博士,西南大学药学院副教授,硕士生导师。2010年本科毕业于河南大学,2015年博士毕业于西南大学,获得重庆市优秀博士学位论文。主要研究方向为等离子体高分辨成像、精准药物递送系统、功能性荧光分子和组装材料。主持国家自然科学青年基金、中国博士后特别资助等项目。以第一作者或通讯作者在ACS Nano、Chem. Sci.、Anal. Chem.、TRAC-Trend. Anal. Chem.等刊物上发表多篇论文,授权发明专利1项,参与编著《弹性光散射光谱分析》(科学出版社,2017)和《基础仪器分析》(科学出版社)。


论文通讯作者,黄承志,西南大学药学院教授、博士生导师,新世纪百千万人才工程国家级人选、重庆“巴渝学者”特聘教授。相继承担了包括国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点、面上以及973课题等国家、省部级项目30余项。获得国家授权专利10余项,已在Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Chem. Sci.、Anal. Chem.、Chem. Commun.等刊物上发表SCI收录学术论文450余篇,引10100余次。编著《弹性光散射光谱分析》(Elastic light scattering spectrometry)(中文版,科学出版社;英文版,科学出版社-De Gruyter)专著一部、主编《基础分析化学》和《基础仪器分析》(科学出版社)教材各一部。研究方向是光谱探针与共振光谱分析(Optical probes and resonance spectrometry),主要包括共振光散射光谱分析、共振能量转移光谱分析、等离子体共振光谱分析等。


https://www.x-mol.com/university/faculty/13972


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