探索高效的光電轉換平臺和創新的傳感策略是傳感器實現高靈敏度檢測的驅動力。在這項工作中，山東理工大學李月云教授團隊提出了一種將 TiO2/WO3 納米陣列（NAs）復合材料的 II 型異質結與脂質體介導的電子供體裝備策略相結合的光電化學（PEC）傳感器，用于高靈敏度免疫測定。具有良好有序密度取向、穩定信號輸出和批次間最小差異的 TiO2/WO3 NAs 是分析低豐度疾病相關標志物的出色 PEC 檢測基底。一系列完整的證據（包括密度泛函理論（DFT）、原位 X 射線光電子能譜（ISI-XPS）和電子順磁共振（EPR））證實了成功實現了電荷載流子轉移。令人印象深刻的是，脂質體封裝的電子供體（抗壞血酸）被用作信號放大策略，這有效地縮短了電子供體與基底材料之間的距離，提高了光電傳感界面的光電導率。腫瘤壞死因子樣配體 1A（TL1A）作為炎癥性腸病的新靶點，以測試這種“信號開啟”免疫傳感器在 10.00 皮克/毫升至 100.00 納克/毫升線性范圍內的可行性。該傳感模型只是其應用潛力的一個小展示，未來將成為拓寬其他靶點分析的一個有前景的途徑。

研究圖文/Introduction

Scheme 1.(a) Schematic diagrams showing the preparation of TiO2/WO3and (b) fabrication of the TLIA biosensor

Fig. 1.(a) XRD patterns of TiO2and TiO2/WO3. XPS core-level spectra of TiO2/WO3composites: Ti 2p (b), W 4f (c), and O 1s (d).

Fig. 2.SEM images of (a) TiO2and (b) TiO2/WO3. (c) atomic fraction spectra of TiO2/WO3and (d) EDS spectrum of Ti, W and O.

Fig. 3.Calculated electrostatic potentials for (a) TiO2(101) and (b) WO3(200) lattice planes. ISI-XPS spectra for (c) Ti 2p and (d) W 4f of TiO2/WO3under the dark and the light irradiation. (e) Schematic diagram showing the energy band structure and e-/h+pair separation. (f) EPR spectra of?O2- radicals recorded on TiO2and TiO2/WO3, respectively

Fig. 4.(a) Positive correlation between TL1A concentration and photocurrent and the linear calibration plot (inset) from 10.00 pg/mL to 100.00 ng/mL. (b) stability tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A as the target), (c) repeatability tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A as the target), and (d) specificity tests of the biosensor (1.00 ng/mL TL1A, 10.00 ng/mL HER2, 10.00 ng/mL TSLP, 10.00 ng/mL CD44, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00 ng/mL HER2, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00
ng/mL TSLP, 1.00 ng/mL TL1A + 10.00 ng/mL CD44). Error bars: ± standard deviation (SD),n= 3.

結論 /Conclusion

總之，本文提出了一種用于檢測 TL1A 的信號開啟型光電化學（PEC）生物傳感器。該生物傳感器采用了一種新型異質結基底，并結合脂質體封裝抗壞血酸來實現信號放大。通過陽極氧化和原位合成制備的 TiO2/WO3 納米陣列復合材料構成了一種新興的 II 型異質結 PEC 材料，這一點通過能級計算、ISI-XPS 和 EPR 技術得到了驗證。此外，脂質體封裝策略能夠實現有效的信號放大。為了進一步提高傳感器性能，有必要考慮優化脂質體封裝效率和封裝率。所構建的 PEC 生物傳感器在復雜基質中檢測 TL1A 方面表現出顯著優勢，具有強大的信號輸出穩定性、特異性和重現性。值得注意的是，這種方法并非僅限于 TL1A 的傳感模型；其成功建立為血清中多種蛋白質成分的精確分析鋪平了道路。

來源：Food Sensing Lab