卢小泉Anal. Chem.：MOFs结晶网络增强卟啉电化学发光用于检测心脏肌钙蛋白

1

研究内容

电化学发光(ECL)是一种发光现象，当自由基离子在电压激发下在电极表面产生，形成返回基态的激发态时发生。它具有功耗低、无外部光源、信噪比高、可控性好、动态范围极宽、分析速度快等特点，可与多种技术相结合。卟啉由于不利的π-π积累而容易聚集，导致水相中的发光猝灭，从而降低发光效率。

西北师范大学卢小泉通过金属-有机骨架材料(MOFs)固定卟啉分子的方法。将5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)作为配体引入金属-有机骨架(PCN-224)中。结果表明，MOFs骨架的电化学发光(ECL)和光致发光(PL)效率分别是TCPP的8.2倍和6.5倍。基于PCN-224，构建了用于测定心肌肌钙蛋白I(cTnI)的三明治型ECL免疫传感器。它对cTnI的灵敏检测范围为1 fg/mL至10 ng/mL，检测限为0.34 fg/mL。相关工作以“Enhancing the Electrochemiluminescence of Porphyrin via Crystalline Networks of Metal-Organic Frameworks for Sensitive Detection of Cardiac Troponin I”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

2

研究要点

要点1.作者首先将具有晶体网络的5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)作为配体引入金属-有机骨架(PCN-224)中可克服TCPP聚集的瓶颈，导致有机配体TCPP参与电子转移反应，从而提高ECL和PL效率。

要点2.PCN-224表现出比TCPP聚集体更好的ECL性能，最大ECL效率达到20.5%。

要点3.作者基于PCN-224，构建了用于测定心肌肌钙蛋白I(cTnI)的三明治型ECL免疫传感器。通过用Ab2-cTnI功能化的银纳米颗粒PCN-224捕获cTnI来阴极检测cTnI(AgNPs@PCN-224)作为信号探针，并将其组装在Ab1-cTnI功能化的金纳米粒子修饰的GCE电极的表面上。对cTnI的灵敏检测范围为1 fg/mL至10 ng/mL，检测限为0.34 fg/mL。

该工作不仅创新性地利用了一种通过MOF晶体框架的分解ECL(DIECL)策略来提高卟啉的PL和ECL效率，而且为cTnI的超灵敏监测提供了一个很有前途的ECL平台。

3

研究图文

图1.（A）制备PCN-224和（B）ECL免疫传感器制备过程的示意图。

图2.（A）TCPP、（B）PCN-224-2的SEM和（C）PCN-224-2的TEM。

图3.（A）PCN-224的PXRD。（B）TCPP和PCN-224的FT-IR。（C）TCPP和PCN-224在H2O和PBS缓冲液(pH=7.4)中的紫外-可见吸收和PL发射光谱(λex=415 nm)：(红色)PCN-224(H2O)、(蓝色)PCN-224。（D）PCN-224-2在PBS中浸泡(12小时)后的TEM。

图4. 裸GCE、TCPP和PCN-2240.025 mg/mL）的（A） CV、（B）ECL强度-电位、（C）DPV和（D）ECL强度。（E）在-1.7和0 V之间的电位扫描期间（扫描速率：0.1 V/s），PCN-224-2在含有0.1 M K2S2O8和0.1 M KCl的0.1 M PBS(pH=7.0)中的ECL稳定性和（F）ECL光谱。

图5. 逐步修饰的电极在5.0 mM[Fe(CN)6]3-/4-溶液中的（A）CV和（B）EIS。（a）裸GCE，（b）Au NPs/GCE，(c) Ab1/Au NPs/GCE，(d) BSA/Ab1/Au NPs/GCE，(e) cTnI/BSA/Ab1/Au NPs/GCE和(f) Ab2-Ag NPs@PCN-224/cTnI/BSA/Ab1/Au NPs/GCE。（C）cTnI可变浓度设计平台的ECL强度-电势分布。（D）cTnI检测的线性校准图。（E）ECL免疫传感器的选择性。（F）传感器的ECL强度。

4

文献详情

Enhancing the Electrochemiluminescence of Porphyrin via Crystalline Networks of Metal-Organic Frameworks for Sensitive Detection of Cardiac Troponin I

Yaqi Zhao, Aijuan Zhao, Zhizhou Wang, Yanhong Xu, Yanjun Feng, YuBao Lan, Zhengang Han, Xiaoquan Lu*