通讯单位：南京大学；复旦大学；法国波尔多大学
近日，法国波尔多大学Neso Sojic教授、复旦大学刘宝红教授和南京大学江德臣教授合作使用Ru(bpy)32+掺杂的二氧化硅/Au纳米粒子(RuDSNs/AuNPs)作为电化学发光(ECL)纳米发射器和三丙胺(TPA)作为牺牲共反应物，实现了单个生物分子的ECL成像。相关工作以“Single Biomolecule Imaging by Electrochemiluminescence”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。
图l. (A)ECL单蛋白分子成像示意图。(B)同一区域的ECL和(E)PL图像，其中单个纳米发射器固定在ITO电极上。(C)ECL和(F)B和E中黄线的PL强度分布，包括背景和单个纳米发射器。(D)ECL和(G)PL强度在超过200个纳米发射器处的信噪比(S/N)分布。Ru2+和TEOS分别代表Ru(bpy)32+和原硅酸四乙酯。曝光时间：40秒。比例尺：5 μm。
要点1.RuDSNs内部存在大量的活性Ru(bpy)32+染料(~3.6×104)，ECL发射仅限于平均直径为60nm RuDSN的表面，导致增强的ECL发射效率。
要点2.Au纳米粒子(AuNPs)由于其良好的生物相容性、优异的导电性和大表面积，作为ECL生物传感器中的基质连接抗体了可增强ECL信号。由于ECL生成是在RuDSNs的局部表面进行表面限制的，RuDSNs/AuNPs的设计可以创建表面限制控制的ECL增强。
要点3.RuDSN/AuNPs纳米发射器被用作ECL标签并连接到识别相应蛋白质的抗体上，进行ECL可视化。进一步对细胞角蛋白19(CK19)蛋白生物标志物进行单分子ECL成像。电极表面和细胞膜上单个CK19蛋白的成功可视化表明，局部表面限制效应使单个蛋白的空间分辨成像成为可能，这开辟了生物学领域的新领域。
纳米发射器标记的抗体连接在细胞膜上，以在一个细胞上成像单个膜蛋白，而不受电流和光学背景的干扰。单生物分子ECL成像的成功解决了超灵敏ECL分析中的长期任务，这应该能够在细胞生物学中提供关于蛋白质的更多的信息。
图2. (A)Cy5/Ab2标记蛋白质的示意图。(B)Cy5染料的单分子荧光图像。(C)在(B)的图像中具有Cy5光漂白和光闪烁的代表性痕迹。(D)RuDSN/AuNPs/Ab2标记蛋白质的示意图。(E)RuDSN/AuNPs/Ab2纳米发射器的ECL图像。(F)不同浓度CK19 蛋白的PL斑点(实验B)和ECL斑点(实验E)的计数。曝光时间：40秒。比例尺：5 μm。
图3. (A)RuDSN/AuNPs发射揭示的ITO电极表面上各种浓度CK19的单分子ECL成像。(B)使用0.01至100ng/mL的不同浓度CK19计算的ECL计数。插图：ECL计数与CK19浓度对数在0.01至10ng/mL范围内的线性关系。(C)干扰蛋白(40ng/mL)和目标CK19蛋白(0.4 ng/mL)的特异性测试。CEA：癌胚抗原；PSA：前列腺特异性抗原；AFP：甲胎蛋白；Mix：40 ng/mL干扰蛋白(CEA、PSA和AFP)和0.4ng/mL CK19的混合物。比例尺：5 μm。
图4. (A)ECL、(B)PL和(C)在癌细胞系(MCF-7细胞)和非癌细胞系(L-02细胞)中用于靶标CK19成像的拟议检测的明亮图像。比例尺：10 μm。
链接：
https://doi.org/10.1021/jacs.1c06673
学术交流总群、电化学传感器、单原子催化
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