光电化学-电致变色双信号微流控芯片用于OFL的痕量分析

氧氟沙星（OFL）是一种合成氟喹诺酮类抗生素，对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌均有较好的抗菌作用。然而，由于OFL的抗降解性，大量和不合理的使用会导致肌腱损伤和周围神经病变。光电化学（PEC）传感器具有低背景噪声、快速响应、高灵敏度等优点，在生物分析、食品分析、环境污染物监测等领域引起了广泛的关注。然而，仅依靠单模读出的PEC分析平台不可避免地会出现假阳性或假阴性信号。基于此，济南大学魏琴教授课题组开发了光电化学-电致变色双信号微流控芯片用于OFL的痕量分析。

图1 传感器的构建流程图 首先，该研究设计了一种新颖的双直接z型异质结BiVO₄@Ni-ZnIn₂S₄/Bi₂S₃（BVZIS）作为光阳极矩阵来提供稳定的电子。光活性BVZIS复合材料中形成的双z型结构极大地加速了电子的迁移。此外，Ni的掺杂显著增强了ZnIn₂S₄的光学吸收，促进了光生载流子的分离。
其次，电致变色材料Au/PANI电沉积在光电阴极上，用于实现可视化读出；一方面，Au/PANI具有良好的导电性，可以在不需要外部能量供应的情况下接收来自光阳极的电子。另一方面，PANI会被接收到的电子迅速还原，颜色从蓝色明显转变为绿色。随着OFL浓度的增加，空间位阻增大导致PEC信号和RGB green值显著下降。
最后，微流控芯片的引入具有试剂消耗少、易于集成、结构紧凑等优点，成功实现了样品的自动进样和检测。
研究人员通过EPR表征、紫外/可见漫反射光谱以及莫特-肖特基曲线详细探讨了体系的机理。根据图2A可以得出光电阳极材料之间形成了双z型结构。具体双信号机制如图2B所示。

图2 （A）BVZIS（DMPO-•O²⁻）的电子自旋共振图谱；（B）双信号适配体传感器可能的机理
基于上述策略，开发的传感器能够在0.05 pg/mL-150 ng/mL的宽范围内实现OFL灵敏检测，检测限为18 fg/mL，为实现OFL的分析提供了一种有效的平台。这一研究成果以“Dual Direct Z-Scheme Heterojunction with Stable Electron Supply to a Au/PANI Photocathode for Ultrasensitive Photoelectrochemical and Electrochromic Visualization Detection of Ofloxacin in a Microfluidic Sensing Platform”为题，近期发表在Analytical Chemistry杂志上。文章第一作者为济南大学博士研究生吴廷廷，通讯作者为济南大学李法瀛博士和魏琴教授。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04740

审核编辑 ：李倩