基于纳米孔阵列门控调制的光电化学生物分析新策略

近年来光电化学分析法以其高灵敏度、高信噪比、快速响应等独特优势从传统电化学分析技术中脱颖而出。通过光电信号反馈电极界面物质相互作用的生物信息是光电化学生物分析的基础。目前开发的光电化学生物传感器一般是基于电极界面的生物识别事件来设计，传感策略较为单一，且一般需要多步的电极组装过程这给电极材料的稳定性提出更高要求。此外，电极界面的生物反应容易造成电极污染无法重复利用等问题。因此，亟需开发更多新的光电化学传感策略以满足日益提高的检测要求。

近日，南京大学生命分析化学国家重点实验室陈洪渊院士（点击查看介绍）团队报道了一种基于H型池和阳极氧化铝纳米孔阵列组合的纳米孔门控调制光电化学传感新策略。

图1. 基于阳极氧化铝纳米孔门控调制的光电化学传感示意图

该光电生物传感模型系统包括含有电子供体（抗坏血酸，AA）的左腔室、抗体修饰的多孔阳极氧化铝（AAO）隔离膜和放置有ZnInS NFs@FTO为工作电极（三电极测量体系）的右腔室。以脂肪酸结合蛋白（FABP）作为概念验证目标物，随着AAO纳米孔内夹心免疫识别和抗体上标记的辣根过氧化物酶（HRP）诱导的生物催化沉淀（BCP）反应的进行，纳米孔出现堵塞现象，其孔道尺寸发生改变从而触发纳米孔门控状态变化，进而调节AA从左腔室向右腔室扩散的程度。由于ZnInS NFs@FTO阳极光电极对AA敏感，因此，可根据阳极光电流的反馈关联目标物浓度，实现光电化学FABP的灵敏检测。此外，由于该生物传感器将生物识别事件与电极界面剥离，避免了光电极的污染，工作电极良好的重复使用性。

图2. 基于纳米孔门控调制的光电化学免疫传感器及工作机制示意图

图3. AAO纳米孔道尺寸变化和光电极表征

该工作利用H型池两个独立的腔室和中间可定制的隔离膜提出了一种生物识别与电极界面分离的纳米孔门控调制光电化学生物传感新策略，解决了工作电极修饰复杂且难以重复利用的等关键问题。该策略展示了其在未来的PEC生物分析中的巨大潜力，具有良好的普适性，通过对系统中光电信号影响因子或纳米孔适当的设计，可拓展用于各种目标物分析，也为新型PEC传感装置和传感模式的发展提供新的角度。

这一成果近日发表于Analytical Chemistry，南京大学陈逢灶博士研究生为论文第一作者，台州学院韩得满教授和南京大学陈洪渊院士为论文通讯作者。

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）：

Target-Dependent Gating of Nanopores Integrated with H-Cell: Toward A General Platform for Photoelectrochemical Bioanalysis

Feng-Zao Chen, Zheng Li, Xiang-Nan Liu, Yuan-Cheng Zhu, De-Man Han*, and Hong-Yuan Chen*

Anal. Chem., 2021, 12, 5001–5004, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00444

导师介绍

陈洪渊

https://www.x-mol.com/university/faculty/31095