

纳米限域策略是一种可解决分散状态下聚集诱导发光(AIE)材料的发光猝灭问题的有效方法。然而,传统的合成载体大多使用了过量的金属离子,这在生物安全性方面存在显著缺陷。作为一种天然的血液蛋白,血红蛋白(Hemo)具有优异的生物相容性和生物安全性。同时它还含有Fe2+,可用作电化学发光(ECL)过程的催化剂。因此,济南大学魏琴教授团队,魏琴、范大伟、冯锐作为通讯作者,提出了一种基于血红蛋白纳米限域四-(4-氨基苯)乙烯(ETTA)的新型自催化聚集诱导电子发光(AIECL)探针,它克服了传统合成载体的高细胞毒性。相关成果以“Nanoconfinement Synergistic Self-Catalytic Coenhanced Electrochemiluminescence Sensors for Chloramphenicol Detection”为题发表在分析化学领域国际顶级期刊《Analytical Chemistry》上。在这项工作中,血红蛋白被用作双功能纳米封装剂,具有纳米限域载体和共反应剂促进剂的双重作用。其独特的四元结构不仅为纳米限制提供了稳定的自组装环境,而且有效地抑制了ETTA在溶液中的自由扩散,从而诱导了ETTA的AIECL。重要的是,血红蛋白中的Fe2+可以作为自催化剂,缩短电子转移路径,大幅提高发光体的电化学发光性能。此外,珊瑚状的金结构也可以有效提高电极的导电性和负载能力。构建出的传感器可以实现桃花虾和白蛤样品中氯霉素的精准检测。这项工作为构建绿色高效的生物安全探针提供了新的见解,在食品安全检测领域显示出重要的应用潜力。

研究发现,Hemo不仅可以作为纳米限域的载体,还可以通过自带的Fe2+作为自催化剂直接参与氧化还原反应。这有效缩短了电子的转移路径,进一步增强纳米限域诱导的AIECL效应。

此外,通过对传感平台表面识别探针的数量、杂交效率和表面杂交标准自由能等参数的精确计算,珊瑚状的金结构可以将电极对发光体的负载能力提升至原来的1.8倍,实现传感器ECL响应的有效放大。

该传感器对氯霉素的检测效果(0.12 pM)符合我国针对水产品中氯霉素残留的检测标准(0.31 nM, GB31656.16-2022)。这项工作拓展了AIECL材料在食品安全监测等领域的应用,并为基于天然生物分子的AIECL探针的开发提供了一种新的途径。