丁彩凤/宋先震Anal. Chem.：具有防污和抗菌功能的高效电化学发光生物传感器

研究内容

在海洋环境监测中，由于海水中存在大量干扰蛋白质和细菌，因此构建具有防污和抗菌功能的高效传感界面以避免上述干扰具有重要意义。

青岛科技大学丁彩凤/宋先震开发了基于甲基丙烯酸磺基甜菜碱（SBMA）和牛血清白蛋白（BSA）的两性离子水凝胶作为防污和抗菌涂料。两性离子的水合作用和水凝胶的亲水性相结合赋予BSA@PSBMA具有良好的抗吸附能力，有效阻碍蛋白质和细菌的粘附，从而提高了生物传感器的检测灵敏度。同时，SBMA和BSA的共价接枝解决了单个BSA在复杂基质中稳定性差的缺陷，提高了生物传感器的稳定性和使用寿命。此外，Au@luminol将其封装在两性离子水凝胶中作为内标，实现了防污和比例策略的一步集成，简化了生物传感器的构建过程。开发的电化学发光生物传感器对氯霉素检测具有良好的灵敏度和准确性，线性范围为1 pM至100 nM，检测限为0.39 pM（S/N=3），适用于海水中抗生素的痕量检测。相关工作以“High-Efficiency Electrochemiluminescence Biosensor with Antifouling and Antibacterial Functions for Sensitive and Accurate Analysis of Chloramphenicol in Seawater”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. 作者通过巯基烯点击反应将甲基丙烯酸磺甜菜碱（SBMA）接枝到天然BSA上，开发了一种具有防污和抗菌功能的两性离子水凝胶，该水凝胶结合了两性离子的强水合作用和水凝胶的高亲水性，从而显示出更好的防污和抗菌能力。

要点2. 与天然BSA相比，制备的两性离子水凝胶更稳定，因此更适合在恶劣的水环境中检测污染物。同时，Au@luminol将其作为内标包封在两性离子水凝胶中，实现了界面防污和内部校正的集成，为后续生物分子的结合提供了大量的活性位点。

要点3. 通过引入防污和比例策略，构建的生物传感器具有高检测灵敏度和准确性，以及很强的稳定性和较长的使用寿命。在此基础上，构建的ECL生物传感器实现了CAP的超灵敏分析，检测限低至0.39 pM，为海水中抗生素的痕量监测提供了有效帮助。

研究图文

图1.（A）BSA、SBMA和BSA@PSBMA的红外光谱。BSA@PSBMA的（B）整个区域、（C）N 1s区域和（D）S 2p区域的XPS。Au@luminol-BSA@PSBMA水凝胶的（E）SEM和（F）频率扫描测量。

图2.（A）（A）裸GCE、（b）BSA水凝胶/GCE和（c）Au@luminol-BSA@PSBMA水凝胶/GCE的接触角。BSA水凝胶/GCE和Au@luminol-BSA@PSBMA水凝胶/GCE在不同（B）pH、（C）盐和（D）温度下的的接触角。（E）H2O（O）相对于SBMA的O、N和S原子的RDF曲线。（F）SBMA和H2O之间的氢键数量（插图：SBMA和H2O之间的氢键寿命）。

图3.电极修饰表征。

图4.（A）生物传感器在含有0.1 M S2O82−和6.5 mM H2O2的PBS中具有不同浓度CAP的ECL响应。CAP浓度：（a）0 pM，（b）1 pM，（c）10 pM，（d）100 pM，（e）1 nM，（f）10 nM和（g）100 nM。（B）ECLCdS QD/ECLAu@luminol和CAP浓度的对数之间的线性曲线。（C）生物传感器的选择性、（D）再现性、（E）操作稳定性和（F）储存稳定性。

文献详情

High-Efficiency Electrochemiluminescence Biosensor with Antifouling and Antibacterial Functions for Sensitive and Accurate Analysis of Chloramphenicol in Seawater

Mengli Ding, Zhenjie Xu, Yan Ding, Xianzhen Song,* Caifeng Ding*

Anal. Chem.

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05711

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