组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
次黄嘌呤（hypoxanthine），样品基质为鱼肉提取液/鱼样
检测原理
在玻璃碳电极上，PFCNSs 形成导电多孔层并高负载 MPA 封端 CdS QDs，XOD 与壳聚糖共同固定于膜中。检测时，CdS QDs 在负电位下被电化学还原为 R•−，溶解 O2 作为共反应物捕获电子并生成激发态 QDs，随后发射约 560 nm 的 ECL。加入次黄嘌呤后，XOD 催化其氧化为尿酸和 H2O2，同时消耗溶解 O2；O2 浓度降低使 QDs 的 ECL 强度下降。ECL 下降幅度与次黄嘌呤浓度成正比。PFCNSs 通过提高 QDs 负载量和促进电子转移，使 ECL 增强约4倍，从而提升检测灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 5 nM（S/N = 3）；线性范围: 2.5 × 10−8–1.4 × 10−5 M；R^2 = 0.992
效应效果
该传感器在 4 ℃ 保存 7 d 后，对 20 nM、200 nM 和 5 μM 次黄嘌呤的 ECL 响应无明显下降，表明储存稳定性良好。批内和批间相对标准偏差分别为 4.1% 和 8.8%（5 μM）。抗坏血酸和葡萄糖在 10 倍浓度下不干扰阴极 ECL 信号，抗干扰能力较好。鱼样中次黄嘌呤检测结果与安培法参考值一致，加标 5.0 μM 的回收率为 90.2%–96.8%。与鲁米诺 ECL 方法（LOD 3 μM）相比，本方法 LOD 为 5 nM，灵敏度显著提高。PFCNSs 使 ECL 强度由 5610 a.u. 增至 21120 a.u.，作者认为该体系可用于生物分析和电子器件。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极提供电子转移和 ECL 激发
- 碳纳米球修饰层：聚二甲基二烯丙基氯化铵功能化碳纳米球（PFCNSs），由葡萄糖水热碳纳米球经 H2SO4/HNO3 羧化后与 PDDA 复合，导电、多孔并高负载量子点，增强 ECL
- 量子点发光层：巯基丙酸（MPA）封端 CdS 量子点（CdS QDs），作为 ECL 发光体，在负电位被还原后与溶解 O2 反应发光
- 识别/催化元件：黄嘌呤氧化酶（XOD），催化次黄嘌呤氧化并消耗溶解 O2，实现酶促识别与信号转换
- 固定/保护层：壳聚糖（chitosan），与 XOD 混合固定，保护酶分子防止泄漏
- 共反应物：溶解 O2，作为 ECL 共反应物，与还原态 CdS QDs 反应产生激发态并发光
中文摘要
本文开发了一种显著增强硫化镉量子点（CdS QDs）电化学发光（ECL）的新方法。通过将量子点组装到聚二甲基二烯丙基氯化铵功能化碳纳米球（PFCNSs）上实现 ECL 放大，并将其用于氧化酶底物的灵敏 ECL 生物传感。碳纳米球采用绿色方法制备，量子点在碳纳米球上的高负载使以溶解氧为共反应物的 ECL 强度提高约4倍。以黄嘌呤氧化酶（XOD）为模型，将酶固定在 PFCNSs 与量子点的混合膜上，构建了 ECL 生物传感器。该传感器对次黄嘌呤具有快速响应，线性浓度范围为 2.5×10−8 至 1.4×10−5 mol/L，检出限为 5 nM（信噪比 3）。鱼样中次黄嘌呤的检测结果与安培法参考值一致。该简便的 PFCNSs/量子点体系有望应用于生物分析和电子器件。
英文摘要
This work developed a novel method to greatly enhance the electrochemiluminescence (ECL) of CdS quantum dots (QDs). The ECL amplification was achieved by the assembly of QDs on poly (diallyldimethylammonium chloride)-functionalized carbon nanospheres (PFCNSs), and successfully employed for sensitive ECL biosensing of oxidase substrates. The carbon nanospheres were prepared by a "green" method, and the high loading of QDs on carbon nanospheres led to a 4-times increased ECL intensity with dissolved O(2) as the coreactant. Using xanthine oxidase (XOD) as a model, an ECL biosensor was fabricated by immobilizing the enzyme on the mixing membrane of PFCNSs and QDs. The ECL biosensor showed a fast response to hypoxanthine with a linear concentration range from 2.5 × 10(-8) to 1.4 × 10(-5)M. The limit of detection was 5 nM at a signal-to-noise ratio of 3. The assay results of hypoxanthine in fish samples were in a good agreement with the reference values by amperometric technique. This facile approach to prepare the PFCNSs/QDs system for ECL biosensing could be of promising application in bioanalysis and electronic device.