光電化學(xué)-電致變色雙信號(hào)微流控芯片用于OFL的痕量分析

氧氟沙星（OFL）是一種合成氟喹諾酮類抗生素，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌均有較好的抗菌作用。然而，由于OFL的抗降解性，大量和不合理的使用會(huì)導(dǎo)致肌腱損傷和周圍神經(jīng)病變。光電化學(xué)（PEC）傳感器具有低背景噪聲、快速響應(yīng)、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，在生物分析、食品分析、環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。然而，僅依靠單模讀出的PEC分析平臺(tái)不可避免地會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性或假陰性信號(hào)?；诖耍瑵?jì)南大學(xué)魏琴教授課題組開(kāi)發(fā)了光電化學(xué)-電致變色雙信號(hào)微流控芯片用于OFL的痕量分析。

圖1 傳感器的構(gòu)建流程圖 首先，該研究設(shè)計(jì)了一種新穎的雙直接z型異質(zhì)結(jié)BiVO?@Ni-ZnIn?S?/Bi?S?（BVZIS）作為光陽(yáng)極矩陣來(lái)提供穩(wěn)定的電子。光活性BVZIS復(fù)合材料中形成的雙z型結(jié)構(gòu)極大地加速了電子的遷移。此外，Ni的摻雜顯著增強(qiáng)了ZnIn?S?的光學(xué)吸收，促進(jìn)了光生載流子的分離。
其次，電致變色材料Au/PANI電沉積在光電陰極上，用于實(shí)現(xiàn)可視化讀出；一方面，Au/PANI具有良好的導(dǎo)電性，可以在不需要外部能量供應(yīng)的情況下接收來(lái)自光陽(yáng)極的電子。另一方面，PANI會(huì)被接收到的電子迅速還原，顏色從藍(lán)色明顯轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色。隨著OFL濃度的增加，空間位阻增大導(dǎo)致PEC信號(hào)和RGB green值顯著下降。
最后，微流控芯片的引入具有試劑消耗少、易于集成、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了樣品的自動(dòng)進(jìn)樣和檢測(cè)。
研究人員通過(guò)EPR表征、紫外/可見(jiàn)漫反射光譜以及莫特-肖特基曲線詳細(xì)探討了體系的機(jī)理。根據(jù)圖2A可以得出光電陽(yáng)極材料之間形成了雙z型結(jié)構(gòu)。具體雙信號(hào)機(jī)制如圖2B所示。

圖2 （A）BVZIS（DMPO-?O2?）的電子自旋共振圖譜；（B）雙信號(hào)適配體傳感器可能的機(jī)理
基于上述策略，開(kāi)發(fā)的傳感器能夠在0.05 pg/mL-150 ng/mL的寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)OFL靈敏檢測(cè)，檢測(cè)限為18 fg/mL，為實(shí)現(xiàn)OFL的分析提供了一種有效的平臺(tái)。這一研究成果以“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”為題，近期發(fā)表在Analytical Chemistry雜志上。文章第一作者為濟(jì)南大學(xué)博士研究生吳廷廷，通訊作者為濟(jì)南大學(xué)李法瀛博士和魏琴教授。

論文鏈接：

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

審核編輯 ：李倩