将上转换复合材料用于甲胎蛋白检测的光电化学新方法

光电化学（Photoelectrochemical, PEC）免疫生物传感平台具有高灵敏性、选择性及多样的信号放大机制，在生物分析领域引起了广泛的兴趣和关注。通常情况下，光电化学传感体系采用可见光或紫外光可激活的半导体体系结合生物信号放大策略进行对目标物的分析检测。近年来，半导体（如CdS、CdTe、CdSe）和光敏材料之间的结合，或者联合二次光源（如上转换纳米材料NaYF₄:Yb,Er），再结合生物放大模式的体系构建逐渐成为热点。但如何有效利用激发光源以及绿色可再生太阳能源，如何在原有检测模式上进一步精简创新、提高检测限和灵敏度，对光电化学检测策略提出了更高的要求。

针对上述研究和问题，福州大学的唐点平（点击查看介绍）团队设计了一种基于近红外光激活的无酶信号关闭光电化学（PEC）免疫测定新方法。在传统但单一的阳离子作为信号淬灭作用的基础上，他们巧妙地将Cu²⁺设计为能发挥双重协同作用的信号关闭剂，利用上转换材料作为二次光源的特殊性质（如发光波长可调制、可被Cu²⁺减弱发光、可吸收利用太阳光谱中占比多的红外光），将其和半导体材料CdTe量子点组合成对近红外光响应的光电化学检测体系，提出一种全新的免疫测定方法。

一方面，他们将CuO纳米粒子标记在检测抗体上，通过夹心型免疫反应来得到免疫复合物，使用酸处理得到Cu²⁺。另一方面，通过支化聚乙烯亚胺（BPEI）修饰的NaYF₄:Yb,Er作为吸收近红外激发光的二次光源，而巯基丙酸（MPA）修饰的CdTe量子点则作为匹配的半导体光电信号产生材料，与之复合构成检测体系。通过免疫检测反应得到的铜离子不仅可以在CdTe量子点表面还原产生一价激子捕获位点，破坏原有电子流向，减弱光电信号；还可以被修饰在上转换纳米粒子上的BPEI吸附络合，产生内滤效应（IFE）减弱上转换发光，进一步减弱光电信号。

值得注意的是，这两个减弱光电信号的作用是同时产生的，这一巧妙结合赋予该光电化学传感方法重要的协同作用，通过这一协同作用达到高灵敏检测癌症标志物如甲胎蛋白的目的。以AFP为例，这种检测方法的检测限达到1.2 pg•mL^-1（线性范围为0.01 ~ 40 ng•mL^-1），同时具有很好的稳定性和重现性，在同样检测条件下检测人体血清实际样本，与商用试剂盒的结果相符合，方法准确性良好。

作者也指出这种直接从光源处减弱的信号关闭方法十分新颖，另外，该体系由于近红外光的强穿透能力和低生物损伤性能，可以将更多的生物反应或体系直接与光电反应体系结合，达到简化实验架构、快速检测、准确检测的目的。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是福州大学的硕士研究生罗钟彬，通讯作者是福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室的唐点平教授。

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）：

Branched Polyethylenimine-Modified Upconversion NanohybridMediated Photoelectrochemical Immunoassay with Synergistic Effect of Dual-Purpose Copper Ions

Zhongbin Luo, Lijia Zhang, Ruijin Zeng, Lingshan Su, Dianping Tang

Anal. Chem., 2019, 91, 4149, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05959

导师介绍

唐点平

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