探索高效的光電轉(zhuǎn)換平臺和創(chuàng)新的傳感策略是傳感器實現(xiàn)高靈敏度檢測的驅(qū)動力。在這項工作中，山東理工大學李月云教授團隊提出了一種將 TiO2/WO3 納米陣列（NAs）復合材料的 II 型異質(zhì)結(jié)與脂質(zhì)體介導的電子供體裝備策略相結(jié)合的光電化學（PEC）傳感器，用于高靈敏度免疫測定。具有良好有序密度取向、穩(wěn)定信號輸出和批次間最小差異的 TiO2/WO3 NAs 是分析低豐度疾病相關標志物的出色 PEC 檢測基底。一系列完整的證據(jù)（包括密度泛函理論（DFT）、原位 X 射線光電子能譜（ISI-XPS）和電子順磁共振（EPR））證實了成功實現(xiàn)了電荷載流子轉(zhuǎn)移。令人印象深刻的是，脂質(zhì)體封裝的電子供體（抗壞血酸）被用作信號放大策略，這有效地縮短了電子供體與基底材料之間的距離，提高了光電傳感界面的光電導率。腫瘤壞死因子樣配體 1A（TL1A）作為炎癥性腸病的新靶點，以測試這種“信號開啟”免疫傳感器在 10.00 皮克/毫升至 100.00 納克/毫升線性范圍內(nèi)的可行性。該傳感模型只是其應用潛力的一個小展示，未來將成為拓寬其他靶點分析的一個有前景的途徑。

研究圖文/Introduction

Scheme 1.(a) Schematic diagrams showing the preparation of TiO2/WO3and (b) fabrication of the TLIA biosensor

Fig. 1.(a) XRD patterns of TiO2and TiO2/WO3. XPS core-level spectra of TiO2/WO3composites: Ti 2p (b), W 4f (c), and O 1s (d).

Fig. 2.SEM images of (a) TiO2and (b) TiO2/WO3. (c) atomic fraction spectra of TiO2/WO3and (d) EDS spectrum of Ti, W and O.

Fig. 3.Calculated electrostatic potentials for (a) TiO2(101) and (b) WO3(200) lattice planes. ISI-XPS spectra for (c) Ti 2p and (d) W 4f of TiO2/WO3under the dark and the light irradiation. (e) Schematic diagram showing the energy band structure and e-/h+pair separation. (f) EPR spectra of?O2- radicals recorded on TiO2and TiO2/WO3, respectively

Fig. 4.(a) Positive correlation between TL1A concentration and photocurrent and the linear calibration plot (inset) from 10.00 pg/mL to 100.00 ng/mL. (b) stability tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A as the target), (c) repeatability tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A as the target), and (d) specificity tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A, 10.00 ng/mL HER2, 10.00 ng/mL TSLP, 10.00 ng/mL CD44, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00 ng/mL HER2, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00
ng/mL TSLP, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00 ng/mL CD44). Error bars: ± standard deviation (SD),n= 3.

結(jié)論 /Conclusion

總之，本文提出了一種用于檢測 TL1A 的信號開啟型光電化學（PEC）生物傳感器。該生物傳感器采用了一種新型異質(zhì)結(jié)基底，并結(jié)合脂質(zhì)體封裝抗壞血酸來實現(xiàn)信號放大。通過陽極氧化和原位合成制備的 TiO2/WO3 納米陣列復合材料構成了一種新興的 II 型異質(zhì)結(jié) PEC 材料，這一點通過能級計算、ISI-XPS 和 EPR 技術得到了驗證。此外，脂質(zhì)體封裝策略能夠?qū)崿F(xiàn)有效的信號放大。為了進一步提高傳感器性能，有必要考慮優(yōu)化脂質(zhì)體封裝效率和封裝率。所構建的 PEC 生物傳感器在復雜基質(zhì)中檢測 TL1A 方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，具有強大的信號輸出穩(wěn)定性、特異性和重現(xiàn)性。值得注意的是，這種方法并非僅限于 TL1A 的傳感模型；其成功建立為血清中多種蛋白質(zhì)成分的精確分析鋪平了道路。

來源：Food Sensing Lab