北京
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研究内容
近日，吉林大学马强教授基于铋纳米巢（Bi NN）和Ti3CN量子点（Ti3CN QDs）开发了一种新型的表面等离子体耦合电化学发光（SPC-ECL）生物传感器。由于Bi NN间产生了丰富的表面等离子体热点，Ti3CN量子点的各向同性ECL信号不仅可以显著增强5.8倍，而且可以转换为偏振发射。最后，基于Bi NN/Ti3CN QD的SPC-ECL传感器用于定量1 fM至10 nM范围内的miRNA-421。相关工作以“Bismuth Nano-Nest/Ti3CN Quantum Dot-Based Surface Plasmon Coupling Electrochemiluminescence Sensor for Ascites miRNA-421 Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。
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研究要点
要点1.MXenes作为二维过渡金属碳化物或氮化物是一类新型的二维纳米材料，具有独特的催化性能、良好的生物相容性和高导电性。作者采用Ti3AlCN MAX相刻蚀和微波辅助插层的方法制备了具有优异发光性能的MXene衍生物量子点（Ti3CN量子点）作为ECL发光材料。
要点2.在Ti3CN的结构中，氮取代了一半的碳。由于氮的电负性，Ti-N键比Ti-C键更强，从而增强了Ti3CN的物理和电子性能。因此，量子点的发光性能和催化活性得到了有效的提高。
要点3.通过电化学沉积方法，设计了具有强局域表面等离子体共振效应的Bi NN结构作为传感界面。阶梯电位法可以有效地控制纳米铋在电极表面的形貌。由于Bi NN之间产生了丰富的表面等离子体（LSPR）点，Ti3CN量子点的各向同性ECL信号不仅可以显著增强5.8倍，而且可以转换为偏振发射。
要点4.最后。作者使用用磷脂层和捕获的DNA修饰的Bi NN可以用作ECL传感界面，用于定量1 fM至10 nM范围内的miRNA-421。miRNA-421可以干扰caspase-3蛋白的表达，导致癌症细胞不受控制的增殖。该生物传感器已成功应用于癌症患者腹水样品中的miRNA，这表明本研究开发的SPC-ECL传感器具有巨大的临床分析潜力。
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研究图文
图1.基于Ti3CN量子点和 Bi NN的ECL传感系统的说明。
图2.（A）Ti3CN量子点的TEM，（B）不同激发波长的Ti3CN量子点的荧光光谱（插图：可见光和365 nm紫外灯下的Ti3CN量子点溶液），（C）Ti3CN量子点的荧光光谱和ECL，（D）Ti3C2量子点和Ti3CN量子点的ECL光谱，（E）Ti3CN量子点的三维ECL和（F）Ti3CN量子点在不同偏振角下的ECL强度的雷达图。
图3.（A）电沉积过程中铋纳米颗粒生长过程的示意图。通过恒电位法沉积的铋球形纳米颗粒（B）和铋纳米花（C）的SEM。（D）恒电位法的电流（红线）和电压（蓝线）与时间的关系曲线。
图4.通过步进电势法沉积的铋球形纳米颗粒（A）和铋NN（B）的SEM。（C）阶跃电位法的电流（红线）和电压（蓝线）与时间的关系曲线。在不同电压下生长的铋纳米颗粒分别在成核过程（D）和生长过程（E）中对Ti3CN量子点的ECL强度的影响。（F）具有Bi NN（红线）或Bi纳米花（紫线）的Ti3CN量子点在不同偏振角下的ECL强度。
图5.（A）（a）GCE；（b，a）具有铋的NN；（c，b）与磷脂膜；（d，c）具有捕获DNA；（e，d）与miRNA-421；（f，e）用Ti3CN量子点探针DNA的EIS。（B）miRNA-421检测的对应线性关系。（C）ECL强度与不同浓度的miRNA-421之间的关系。（D）（a）miRNA-421、（b）miRNA-182、（c）miRNA-26a、（d）miRNA-155和（e）miRNA-146的ECL强度。（E）1、5和27小时后对不同浓度的miRNA-421的ECL反应。
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文献详情
Bismuth Nano-Nest/Ti 3 CN Quantum Dot-Based Surface Plasmon Coupling Electrochemiluminescence Sensor for Ascites miRNA-421 Detection
Zhenrun Li, Peilin Wang, Zihui Liang, Dongyu Wang, Yixin Nie, Qiang Ma*
Anal. Chem.
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01946
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