第一作者：Hongying Jia

通讯作者：Qin Wei，Huangxian Ju

通讯单位：济南大学，南京大学

研究内容：

  在电化学发光技术的发展过程中，筛选新的电化学发光器件(ECL)以设计具有较长发射波长的敏感检测策略是一个迫切需要解决的问题。在此基础上，作者提出了一种改进金纳米团簇(AuNCs)作为水溶性发光团簇的ECL性能的方法。将L-半胱氨酸 ( L-Cys)引入谷胱甘肽(GSH)稳定的 AuNCs (GSH-AuNCs)表面后，L-Cys和GSH之间形成双硫醇键以限制分子内运动和非辐射弛豫来自封端剂的激发态，这导致具有红移波长的GSH-AuNCs的单ECL发射增强。通过利用三乙胺作为共反应剂，ECL L-Cys/GSH-AuNCs比GSH-AuNCs强约1.5倍，发射波长在较低电位下从660 nm红移至780 nm，可减少对生物测定的干扰和光化学损伤。无损检测。作为应用证明，提出了一种以L-Cys/GSH-AuNCs 为信号标签的 CYFRA 21-1 的夹心型免疫传感方法，其显示出从 0.2 fg/mL 到 2 ng/mL 的宽线性范围和在 3S/N 下检测限低至 0.067 fg/mL。这项工作为提升 ECL 发射器的性能提供了一个绝妙的策略。

要点一：

  GSH-AuNCs在紫外区表现出明显的吸收过程(图1A，虚线曲线a)，证明了在585 nm左右的单色光致发光(PL)发射过程，在100 nm左右全宽达到半最大值(图1A，曲线a)，这被认为是带隙工程的PL，从纯L -Cys中未发现明显的吸收和PL过程(图1、曲线c)。与GSH-Au NCs相比，L-cys /GSH-AuNCs的PL表现出明显的增强，最大发射波长为605 nm(图1A，曲线b)，这与AuNCs表面通过硫醇基团之间的硫键合形成刚性层的事实相一致，GSH- AuNCs和L -Cys可以阻断GSH的振动和旋转，降低非辐射弛豫。GSH-Au NCs的荧光衰减符合三指数拟合其PL量子产率为6.55%。由于Au NCs刚性层的形成，L-Cys/GSH-Au NCs的寿命有所增强其PL量子产率也增长为7.34%。两者的EDS能谱也表现出Au、S、C等的元素峰图这一制备时的元素组成一致，XPS也表明了其中Au(0)和Au(I)的共存。

要点二：

  L-Cys/GSH-Au NCs表现出最强的ECL发光和最大的ECL效率。刚性的L-Cys/GSH层对Au NCs的ECL性能和效率改善主要是因为：(1) L-Cys/GSH作为刚性层限制稳定子的振动和旋转，降低了稳定器的非辐射弛豫，从而提高了稳定器的稳定性和ECL响应。(2) L-Cys/GSH-Au NCs中L-Cys与GSH-S-S-键的形成增强了表面缺陷诱导的Au NCs的辐射电荷转移，从而提高了表面缺陷诱导的GSH-Au NCs的性能。(3) 通过提高表面刚度来提高Au NCs的ECL效率，为获得Au NCs提供了一种共价吸附剂。

要点三：

 在最佳条件下，含0.1mol/L TEA的PBS中Ab₁⟨CYFRA 21-1⟩Ab₂-L-Cys/GSH-AuNCs的NIR ECL响应随着CYFRA 21-1含量的增加而增加。ECL强度与CYFRA21-1含量的对数关系在0.2~2ng/mL范围呈线性关系检测限为0.067 fg/mL。在含0.1 mol/L TEA的pH 7.4 PBS中，对10.0 pg/mL CYFRA 21-1在0和+1.6 V之间进行免疫测定，循环扫描免疫传感器11个周期，考察ECL测量的重复性(图5C)，显示出可接受的相对标准偏差 (RSD)为1.62%。用癌胚抗原(CEA)、α-胎蛋白(AFP)、前列腺特异性抗原(PSA)、癌抗原125 (CA125)等传统干扰蛋白检测免疫传感器的选择性。在CYFRA 21-1的100倍浓度下，这些干扰蛋白的ECL反应接近空白，可以忽略。

图1：(A) 紫外可见吸收光谱(虚线)和荧光光谱(实线) (a)GSH-Au NCs (b) L-Cys/GSH-AuNCs。(c) L-Cys。(B) PL衰减。(C)EDS和(D)XPS表征 (a)GSH-Au NCs (b) L-Cys/GSH-AuNCs。(E) GSH-Au NCs的HRTEM。(F) L-Cys/GSH-AuNCs的HRTEM。

图2:(A)在0.1 mol/L PBS (pH 7.4)中，用不同的Au NCs稳定剂修饰GCE的ECL−电位曲线(A)和(B)相对ECL效率。 

图3：(A) 免疫传感器在0.1mol/L的PBS和0.1mol/L的TEA中ECL随CYFRA 21-1浓度的变化。(B) CYFRA 21-1检测的校准曲线。(C) 免疫传感器的循环稳定性。(D) 免疫传感器的选择性。

参考文献

H. Jia, L. Yang, X. Dong, L. Zhou, Q. Wei, H. Ju, Cysteine Modification of Glutathione-Stabilized Au Nanoclusters to Red-Shift and Enhance the Electrochemiluminescence for Sensitive Bioanalysis, Anal Chem, 94 (2022) 2313-2320.