哈工大（深圳）李迎春教授：双极电极的电化学发光和比色双模式传感平台

通讯作者：李迎春

通讯单位：哈尔滨工业大学（深圳）

开发融合不同传感原理的传感器符合可靠、全面、多样化的设备建设理念。然而，目前该领域的探索受到反应条件和不同传感模式不可避免的相互干扰的阻碍。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）李迎春教授课题组报告了一种用于双模态电化学发光和比色检测或双目标检测的闭合双极电极(c-BPE)策略。实现了高选择性、可重复性、长期稳定性、准确性检测等性能。相关工作以“Dual-Mode Sensing Platform for Electrochemiluminescence and Colorimetry Detection Basedon a Closed Bipolar Electrode”为题发表在Analytical Chemistry上。

图1. 上：(A)基于c-BPE的双传感器ECL和比色测定平台示意图。(B)真值表和(C)四种输入组合下的与逻辑门行为。下：(A,B)ECL和(C)对不同葡萄糖浓度的比色响应和校准曲线。误差棒代表三个平行测量的标准偏差。(D)构建的传感阵列示意图。(E)ECL和(F)三个平行c-BPE（传感阵列）对2 mM葡萄糖的比色响应。

首先，通过设计和优化了物理分离的阳极和阴极隔室中的c-BPE传感平台。阳极部分存在鲁米诺，阴极部分存在普鲁士蓝(PB)，则单次刺激可以实现阳极鲁米诺的电化学发光(ECL)和阴极将PB转化为普鲁士白(PW)。

PB转化为普鲁士白(PW)的反应有助于提高ECL信号，并且还可为比色检测做准备，因为在氧化剂（H2O2）的触发下颜色从PW变为PB用于跟踪氧化剂的含量。从而获得双信号用于单个目标的双模态检测或在不同极点实现不同目标的检测。

该传感平台被用于葡萄糖检测以验证双模式检测性能，而VLDL/AChE和NADH/H2O2检测说明了双目标检测的潜力。这项工作实现了双模传感器设计的突破，有望为多元化传感平台的开发提供合理的基础。

图2. (A)VLDL/ITO和(B)MIP/VLDL/ITO之前和(C)提取VLDL后的代表性SEM图像。(D)不同电极在含有5 mM[Fe(CN)6]3-/4-的0.1 M KCl水溶液中的CV曲线。扫描速率：50 mV s-1。不同浓度的(E,F)VLDL(2-100 mg dL-1)和(H,I)NADH(1-150 μM)的ECL信号和相应的校准曲线。阴极电解质是含有0.1 M KCl的PBS(pH6.0)，阳极电解质是含有1 μM H2O2的10 μM鲁米诺(pH 10.5)用于VLDL测量或0.5 mM MB用于NADH测定。比色校准曲线将阴极膜的RGB蓝色与(G)AChE(1.25-25 U mL-1)和(J)H2O2(10 μM至4 mM)在PBS(pH 7.2)中的浓度相关联。误差棒代表三个平行测量的标准偏差。

图3. (A)在含有10 μM鲁米诺和1 μMH2O2的CBS(pH 10.5)中，ECL对葡萄糖、AA、UA、尿素和DA（1 μM）的响应。(B)在含有50 μM H2O2的PBS(pH7.2)中对葡萄糖、AA、UA、尿素和DA（50 μM）的比色反应。

参考文献：

Yue Hu, Liang Zhu, Xuecui Mei, Jinsen Liu, Zhongping Yao, Yingchun Li, Dual-Mode Sensing Platform for Electrochemiluminescence and Colorimetry Detection Based on a Closed Bipolar Electrode, Anal. Chem. 2021, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c02184.

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