【原】西电补钰煜Anal. Chem.：氢处理TiO2纳米棒阵列/Ti2COX MXene光电化学适配体传感器！

崛步化学 2023-05-06 发布于北京

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研究内容

近年来，人们对具有更高灵敏度和稳定性的检测技术的期望越来越高，尤其是当目标检测对象涉及环境和健康问题时。新兴的光电化学（PEC）DNA适配体生物传感技术以其低成本和检测微量物质的能力吸引了人们的广泛兴趣。近年来，半导体PEC适配体传感器由于其广阔的应用前景得到了广泛的研究。然而，通用PEC传感器尚未实现，其基于光生载流子转移过程的传感机制尚待阐明。

西安电子科技大学补钰煜教授提出了一种新的氢处理TiO₂纳米棒阵列一维（1D）/Ti₂CO_X-MXene二维（2D）（H-TiO₂/Ti₂CO_X）PEC适配体传感器，该适配体传感器实现了10^-9−10³μg/L的创纪录检测范围和1 fg/L的微囊藻毒素LR检测限。此外，PEC传感器还可以通过改变适配体来检测血清素（5-HT）、黄曲霉毒素B1和前列腺特异性抗原（PSA），具有良好的应用通用性。相关工作以“Universal Hydrogen-Treated TiO₂ Nanorod Array/Ti₂CO_XMXene PEC Aptamer Sensor Modulated by the Transport Characteristic of Photogenerated Holes”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. 作者通过调节TiO₂-NAs的水热生长时间，控制TiO₂纳米棒长度的变化来切换增强/抑制光电流检测信号，基于此制备了光电流信号增强型和抑制型H-TiO₂/Ti₂CO_XPEC适配体传感器。4h-H-TiO₂/Ti₂CO_XPEC适配体传感器的检测线性范围为10^-9−10³ μg/L，微囊藻毒素LR（MC-LR）检测的检测限（LOD）为1 fg/L。

要点2. 作者通过改变DNA适配体，H-TiO₂/Ti₂CO_XPEC适配体传感器对肿瘤标志物前列腺特异性抗原（PSA）、神经递质血清素（5-HT）和环境污染物黄曲霉毒素B1（AF-B1）的检测具有高灵敏度，表明其在PEC传感中的普遍适用性。

要点3. 作者进一步研究了PEC适配体传感器的光电流增强和抑制模型的潜在机制。首次证明有限的比表面积（SSA）诱导的空间位阻效应是调节PEC传感器光电流增强和抑制类型的关键因素。

这一新机制为设计具有更高灵敏度和更广泛适用性的PEC适配体传感器提供了有价值的指导。

研究图文

图1. H-TiO₂的SEM、HRTEM图像和元素图像。

图2. 系列TiO₂ PEC适配体传感器的MC-LR检测结果。

图3.（a）1h-H-TiO₂/Ti₂CO_X和4H-TiO₂/Ti₂CO_X的ECSA测试图的拟合结果。（b，c）H-TiO₂（I）、H-TiO₂/Ti₂CO_X（II）、H-TiO₂/Ti₂CO_X/适配体（III）和H-TiO₂/Ti₂CO_X/适配体在0.05 V的偏压电势下与10^-6 μg/L MC-LR孵育的EIS结果，在不同工艺下照射1h-H-TiO₂和4h-H-TiO₂。（d）不同工艺下1h-H-TiO₂和4H-TiO₂的TRPL试验拟合结果。