群勃龙(TBE)是一种具有黄体酮特性的合成代谢类固醇,广泛用于畜牧业。但是,过量使用TBE所产生的代谢排放会通过径流和渗透污染天然水,从而影响人们的生产生活。
电化学发光(ECL)传感器具有检测范围宽、分析速度快、信号稳定、重现性高等特点,广泛应用于环境检测、食品安全分析和生物临床诊断等领域。强的ECL信号是传感领域中保持痕量目标检测高灵敏度的前提。然而,传统的信号放大策略离不开对高浓度发光体和共反应剂的依赖,从而限制了信号放大效果。目前,一种新型的三元ECL体系被开发用于发光信号放大,即通过引入共反应促进剂来催化共反应剂自由基的生成以高效的促进ECL发射。因此,开发高效的共反应促进剂并探讨内在的信号放大机制具有重要意义。
微流控作为一种交叉学科技术,近年来引起了广泛的研究兴趣。基于微流控开发的芯片具有便携、操作简单、样品消耗少等优点。目前,微流控芯片在即时诊断和体外器官模拟方面发展迅速。
基于此,济南大学魏琴教授结合三电极体系和微流控技术,开发了一款新型ECL传感器,该传感器方便易携、检测精度高,可实现TBE含量的快速实时检测。相关成果以“A Portable Microfluidic-Based Electrochemiluminescence Sensor for TraceDetection of Trenbolone in Natural Water”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上。文章第一作者为博士研究生宋先震,通讯作者为李玉阳博士和魏琴教授。
图1 传感器的构建流程示意图
所开发的基于微流控芯片的ECL传感器对TBE的检测具有高的灵敏度,线性范围为10fg/mL至100ng/mL,检测限低至3.32fg/mL,这对于及时快速分析环境污染物,尤其是激素和类固醇环境污染物具有重要意义。
图2 (A)开发的传感器在一系列不同浓度的TBE标准样品下的ECL响应(a-h:10fg/mL-100ng/mL);(B)对应的校准曲线;(C)传感器的特异性;(D)稳定性和 (E)再现性。
具体来看,研究人员首先开发了一种用于信号放大的三元ECL体系。选择发光性能稳定的PTCA作为ECL发射体。其次,选择Cu₂MoS₄作为共反应促进剂以催化S₂O₈²⁻生成更多的SO₄.⁻,从而放大ECL响应。具体来说,Cu₂MoS₄中混合价态过渡金属离子(Cu⁺/Cu²⁺和Mo⁴⁺/Mo⁶⁺)的可逆转化极大地促进了SO₄.⁻的生成。同时,其独特的中空多孔结构具有大的比表面积,这进一步提高了催化性能,因此得到了强的ECL信号,从而提高了传感器的检测灵敏度。具体的信号放大和发光机制如图3所示。
图3(A)(a)裸电极,(b)PTCA,(c)PTCA/Cu₂MoS₄在含50mM的S₂O₈²⁻的PBS中的ECL响应,(d)PTCA 和(e)PTCA/Cu₂MoS₄在纯PBS中的ECL响应;(B-C)PTCA和PTCA/Cu₂MoS₄在含50mM的S₂O₈²⁻的PBS中的ECL光谱和CV响应;(D)发光机理示意图。
此外,为了提高传感器的实用性,研究人员自主设计了一种便携式微流控芯片,并在其中集成了三电极检测体系。微流控芯片的制备是通过丝网印刷和湿法刻蚀得到微电极基板,并通过软刻蚀技术最终构建。设计的传感器芯片实现了检测过程的自动化和便携化,适用于天然水中环境污染物的痕量检测。芯片的具体制备过程如图4所示。
图4 微流控芯片的构建流程示意图
综上所述,研究人员开发了一种用于TBE痕量检测的便携式传感器芯片。具体而言,设计了以PTCA为发光体、S₂O₈²⁻为共反应剂、Cu₂MoS₄为共反应促进剂的三元ECL体系,实现了高效的信号放大。首先,具有发光特性的PTCA在S₂O₈²⁻中表现出稳定的ECL发射。其次,Cu₂MoS₄固有的混合价金属离子对和中空多孔结构提供了良好的催化能力,可作用于S₂O₈²⁻生成更多的SO₄.⁻,从而获得强的ECL信号,为微量靶标分析提供了保障。此外,研究人员设计了一种便携式微流控芯片,通过集成三电极体系将其应用于ECL检测。开发的传感器芯片具有良好的灵敏度和稳定性,以及优异的检测准确度和精密度,可实现天然水中环境污染物的痕量灵敏检测。
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c02780
审核编辑 :李倩
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。
举报投诉
-
传感器
+关注
关注
2548文章
50660浏览量
751842 -
电化学
+关注
关注
1文章
315浏览量
20565 -
微流控
+关注
关注
16文章
510浏览量
18859
原文标题:便携式微流控电化学发光传感器,用于天然水中群勃龙痕量检测
文章出处:【微信号:Micro-Fluidics,微信公众号:微流控】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
发布评论请先 登录
相关推荐
电化学气体传感器信号放大调试经验
硫醇CH3SH、甲硫醚C2H6S、二硫化碳CS2、苯乙烯C8H8等等。
模组传感器标定指南:
零点标定:将相对应的电化学传感器插在模组上,模组上电,将模组静止在空气中(PS:有条件的话
发表于 11-16 11:26
哈尔滨工业大学/南方科技大学:聚焦离子束制备高分辨率电化学-电致发光耦合双极纳米电极阵列传感器
【哈尔滨工业大学/南方科技大学:聚焦离子束制备高分辨率电化学-电致发光耦合双极纳米电极阵列传感器】 高时间和空间分辨率的电化学传感器阵列可以极大地促进各种并行
武汉大学:研究微流控电化学集成传感器,快速、高效分离和灵敏检测致病菌
作者提出了一种微流体电化学集成传感器(MEIS)来有效地分离和检测白色念珠菌。分别制备了三维大孔PDMS支架和金纳米管包覆PDMS电极(Au-NT电极),并将其组装在单通道微芯片中,分别起到细菌分离(三维混沌
电化学生物传感器在生物检测领域的显著优势
电化学生物传感器在生物检测领域具有显著的优势,这些优势不仅体现在其高灵敏度、快速响应等方面,更在于其在医学诊断、环境监测、食品安全等多个领域中的广泛应用。下面将详细阐述电化学生物传感器
三郡科技:电化学生物传感器电极与生物芯片的异同
电化学生物传感器电极 与 生物芯片 作为生物技术领域中的两大重要工具,为现代生物分析和医学诊断提供了强有力的支持。虽然它们都涉及生物学和电子技术的结合,用于生物分子的检测和分析,但它们在工作原理
便携快速检测的电化学生物传感器:颠覆性变革生物检测方式
的需求。因此,开发一种便携、快速、准确的生物检测方法成为当前研究的热点。近年来,电化学生物传感器以其独特的优势在生物检测领域崭露头角,有望颠覆传统的生物
电化学储能的特点包括哪些?电化学储能的效率?
电化学储能是一种通过电池或其他电化学设备的化学反应来存储和释放能量的技术。它在电力系统、新能源汽车、便携式电子设备等领域有着广泛的应用。
车规芯片厂商泰硅微完成数千万元战略融资,温度传感器在各个行业中的应用
一种新型的自控释电化学发光(CRE)生物传感器。结果,在控释过程前后,ECL信号的变化增强,实现了前列腺特异性抗原(PSA)的灵敏检测。基于这些策略,构建的CRE生物
电化学氧气传感器在医疗行业中的作用
具有重要意义。在当今医疗技术变革的时代,医疗器械能否完全智能化,在很大程度上取决于其基础部件——新型医疗传感器的技术发展。 目前,非常常用的医疗氧气传感器是电化学氧气
一种基于熵驱动双足DNA walker的微米电极电化学传感器
超微电极是一类一维尺寸在微米或亚微米级的一类电化学传感器,具有尺寸小、传质速率快、时-空分辨率高等多种优势,因此被广泛应用于电化学研究和传感器开发等领域。
什么是电化学电容器?电化学超级电容器有什么特点?
,因此被广泛应用于能源存储和供电系统中。 电化学超级电容器是电化学电容器的一种特殊类型,它具有更高的电容量和能量密度,以及更低的内阻。这些特点使得电化学超级电容器成为一种非常有吸引力的
图像传感器常见参数解读,美国防部被禁止向中企采购电池
传感新品 【济南大学:研发双重放大电化学发光免疫分析传感器检测CA19-9!】 近日, 济南大学魏琴和范大伟 以三元化合物CdSSe纳米粒子为发
电化学生物传感器:中国科研的新宠儿!
嘿,小伙伴们!你们有没有听说过电化学生物传感器?这是一种结合了电化学和生物技术的前沿科研领域,正在中国科研界掀起一股热潮!
LabVIEW开发新型电化学性能测试设备
LabVIEW开发新型电化学性能测试设备
开发了一种基于Arduino和LabVIEW的新型电化学性能测试装置,专门用于实验电池,特别是在锂硫(Li-S)技术领域的评估。这种装置结合了简单、灵活
发表于 12-10 21:00
深入探讨适合电化学气体传感器应用的运算放大器
电化学气体检测元件需要恒定的偏置才能正常准确地运行,这可能会消耗大量功率。当器件处于空闲或休眠模式时,正常的电源管理系统往往会试图让这些器件都保持关断状态。然而,电化学传感器需要数十分钟甚至几个小时
评论