王丽Anal. Chem.：双模自校正“一体式”二维彩色探针提高生物传感器的灵敏度

研究内容

使用单信号输出模式的传统免疫层析（ICA）灵敏度低、检测范围窄、易受外部干扰。多功能标签的合理开发是集成多模态ICA的一种有前景的策略。

西北农林科技大学&华南师范大学王丽报告了使用“一体式”2D多功能多边形纳米粒子（CPPs）的多峰ICA。CPPs的光谱吸收能力和优异的光热性能（η=89.9%）确保了ICA的高灵敏度。良好的催化能力使ICA能够保证高灵敏度，同时考虑到宽的检测范围（扩大了约1.5倍）。基于光谱重叠，在低背景下进行荧光校准，提高ICA的实用性。呕吐毒素（DON）的多峰CPPs-ICA检测范围为0.01-60 ng/mL，最低定性和定量结果分别为0.5和0.021 ng/mL。相关工作以“Bimodal Self-Correcting “All-in-One” 2D Color Probes Based on Nanomodification Engineering for Improving Biosensor Sensitivity”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. 作者合成了具有广谱吸收、酶样催化性能和光热能力的多功能2D多边形纳米粒子（CPPs）。之前报道的Eu-MOF合成方法用于通过修饰荧光供体分子构建双峰（cEu-MOF）校正的ICA。首先，CPPs具有广谱吸收能力，允许荧光供体的激发光和发射光同时爆发。突发发生在254 nm处，减少荧光背景干扰，从而提高了荧光模式的性能。其次，CPPs在可见光区域的广谱吸收使其具有优异的光学读出能力。同时，CPPs可以作为具有过氧化物酶（POD）样特性的纳米酶发挥作用。CPPs的催化能力促进了反应并产生有色产物，从而提高了CPPs的光强度和比色模式的性能。第三，近红外区域808 nm的强吸收赋予CPPs优异的光热性能。可以在近红外光（808 nm）下快速产生热量，为读数提供光热信号。

要点2. 利用这些多功能特性，作者构建了一个多模式ICA来检测呕吐毒素（DON），同时具有荧光、比色和光热模式。在多模式ICA中，将竞争性抗原（DONBSA）和修饰铕纳米球（cEu-MOF）喷涂在测试线（T线）上，将山羊抗鼠抗体（lgG）喷涂在质量控制线（C线）上。这种多模式ICA是基于竞争原理设计的：DON-BSA与DON竞争与CPPs抗体（mAb）的结合，增加DON浓度会减少固定在T线上的CPPs-mAb的量。对于信号输出，DON浓度的增加导致荧光信号逐渐增强，比色和光热模式信号逐渐减弱。固定在C线上的lgG捕获了过量的CPP单克隆抗体，并确保了这种多峰ICA的可用性。

要点3. 呕吐毒素（DON）的多峰CPPs-ICA检测范围为0.01-60 ng/mL，最低定性和定量结果分别为0.5和0.021 ng/mL。通过多功能信号标签可以实现DON的定性和定量检测，为多模态ICA的发展提供了有价值的见解。

这种多模式CPPs-ICA平台有望成为多功能应用场景的即时检测平台。

研究图文

图2.（A）cEu-MOF的激发和发射矩阵图。（B，C）用不同体积的AuNPs和CPPs处理的cEu-MOF的荧光强度。（D）不同pH值下cEu-MOF的荧光强度（插图：254 nm紫外光下拍摄的）。（E）可能的淬火机制。ICA中cEu-MOF-BSA和cEu-MOF与CPPs的（F，G）τ值。（H）NPs光热转换示意图。（I，J）在2 W/cm2的808 nm NIR激光照射下，记录了不同浓度cEu-MOF的热图像和温度曲线。（K）在不同功率密度的808 nm激光照射下记录cEu-MOF（800 μg/mL）的温度曲线。（L）CPP在八个激光照射开/关周期内的光热稳定性。（M，N）CPP的加热和冷却曲线以及光热转换效率（η）。

图3.（A）对照组CPPs-ICA膜的照片和SEM，未使用基于CPPs的探针。（B、C）CPPs-ICA在阴性和/或阳性检测中的照片和SEM。

图4.CPP模型的性能分析。

文献详情

Bimodal Self-Correcting “All-in-One” 2D Color Probes Based on Nanomodification Engineering for Improving Biosensor Sensitivity

Chenyu Xuan, Kaixuan Ma, Qinlin Feng, Mengru Liu, Li Wang*

Anal. Chem.

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c06134

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