唐点平/周倩/汤娟Anal. Chem.：激发态分子内质子转移驱动的光子门控光电化学传感检测CO释放分子-3！

研究内容

与当前光电化学(PEC)传感中普遍采用的免疫识别、互补碱基配对或酶调节等方法不同，近日， 福州大学唐点平、河南大学周倩和江西师范大学汤娟 报道了一种激发态分子内质子转移(ESIPT)驱动的光子门控PEC传感器。该传感器是通过在p型半导体(BiOI)表面修饰ESIPT开关有机荧光探针分子(NDAA)来开发用于检测CO释放分子-3(CORM-3)。实验结果表明，所开发的PEC传感器具有良好的分析性能，具有高选择性和高灵敏度，线性范围为0.01-1000 μM，检测下限为6.5 nM。相关工作以“ Excited-State Intramolecular Proton Transfer-Driven Photon-Gating for Photoelectrochemical Sensing of CO-Releasing Molecule-3 ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

研究要点

要点1. 作者首先提出了一种ESIPT驱动的光子门控PEC传感器，通过在光活性半导体(BiOI)表面上设计靶向响应有机分子来进行CORM-3检测。

要点2. 作者合成了一种精心设计的有机小分子荧光探针(NDAA)，该探针包含羧基连接体、邻苯二甲酸酐衍生的荧光团和CORM-3-特异性反应位点。CORM-3调制的ESIPT系统通过羧基和Bi原子之间的静电和配位相互作用构建在BiOI/铟锡氧化物(ITO)界面上，形成最终的NDAA/BiOI/ITO传感器。

要点3. NDAA在与CORM-3反应后可以被激发，因为硝基反应位点被还原为氨基，导致ESIPT过程从关闭状态切换到打开状态，表现出强烈的绿色荧光，由于开启ESIPT而导致电极界面光子竞争吸收效应，显著降低光电流信号。实验结果表明，开发的PEC传感器具有良好的分析性能，具有高选择性和高灵敏度，线性范围为0.01-1000 μM，检测下限为6.5 nM。

这项工作证明了有机荧光探针分子家族在推进PEC分析方面的巨大潜力。预计该发现将刺激具有本发明PEC传感器的独特特征的各种功能探针的产生。

研究图文

图1.（a）NDAA的合成。（b）NDAA的设计。（c）NDAA/BiOI PEC传感器的制备。（d）NDAA/BiOI用于CORM-3检测的可能机理。

图2. BiOI的（a）SEM和（b）放大视图。（c）NDAA/BiOI的TEM(插图：比例尺为5 nm的放大图像)。（d）元素图显示了Bi、O、I、C和N在NDAA/BiOI中的分布。（e）BiOI和NDAA/BiOI的XPS。（f）N 1s的高分辨率XPS。

图3.（a）引入CORM-3(1000 μM)后，NDAA在PBS(1%DMF，v/v)中的荧光响应(λ ex =420 nm)。插图：365 nm紫外线下与CORM-3反应前后的荧光图像。（b）与CORM-3(1000 μM)孵育后NDAA(10 μM)的时间依赖性荧光光谱。

图4.（a）NDAA对CORM-3(1000 μM)反应前后的吸收光谱。插图：BiOI的UV-vis DRS。（b）稳态光致发光光谱。（c）NDAA/BiOI和ADAA/BiOI的紫外-可见DRS。（d）NDAA/BiOI对靶CORM-3反应时的竞争性吸收机制。

图5.（a）纯BiOI、NDAA/BiOI和NDAA/BiOI用CORM-3溶液(1000 μM)孵育的光电流响应。 （b）NDAA/BiOI PEC传感器在与浓度增加的CORM-3反应后的光电流信号。 （c）相应的校准图。 NDAA/BiOI对CORM-3(1000 μM)反应后的（d）稳定性和（e）再现性。 （f）PEC传感器对CORM-3的选择性。

文献详情

Excited-State Intramolecular Proton Transfer-Driven Photon-Gating for Photoelectrochemical Sensing of CO-Releasing Molecule - 3

Yuan Gao, Juan Tang,* Qian Zhou,* Zhichao Yu, Di Wu, Dianping Tang*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c00324

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