近日，吉林大学马强团队基于金纳米棒垂直阵列的表面等离激元耦合效应构建了具有偏振分辨性能的表面增敏电致化学发光传感新策略。
电致化学发光传感器是重要的分析平台，电致化学发光的机制是发光物经过高能电子转移反应达到激发态，然后随着光发射返回基态。到目前为止，大多数电致化学发光分析都依赖于总发光强度进行检测，因此实现高分辨率的电致化学发光分析是一个重要的挑战。在这项工作中，作者发展了检测信号强度和分辨度同步提升的表面增敏电致化学发光新方法，以具有良好发光性质的氮量子点作为发光探针。在电极表面通过挥发诱导自组装策略组装形成金纳米棒垂直阵列。具有天线效应的各向异性金纳米棒作为等离子体纳米结构，可以产生热点和巨大的局部电磁场。当氮点的发射光与金纳米棒的局部表面等离子体耦合时，各向同性的信号在特定的偏振角下大幅度增强，最终显示为各向异性的分布。结合催化发夹自组装策略用于miRNA-155 检测。结果表明偏振分辨的表面增敏电致化学发光传感技术具有较宽的检测范围（1 fM-10 nM）和较低的检测限（0.33 fM）。
通过控制实验条件，包括金纳米棒和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的浓度、蒸发环境的温度和湿度来调整范德华力、耗竭力和静电力等相互作用力实现金纳米棒在电极上的垂直组装。
图2. (A) 用于形成金纳米棒垂直阵列的自制装置示意图。(B) 金纳米棒垂直阵列的扫描电镜图像。
金纳米棒可以重新分配光电场，改变去激发路径，并有选择地调控发射光信号。当金纳米棒形成垂直阵列时，会产生均匀和密集的热点，局部电磁场大大增强。有序排列的金纳米棒将偏振角120°/300°的发光信号提升了36倍。这项工作的传感策略具有高灵敏度和分辨率的独特优势。这为痕量miRNA 的检测提供了可行性。此外，利用各向异性或多组分等离子体纳米结构调制偏振分辨发光信号也值得探索和研究。
图3. (A) 氮点/金纳米棒垂直阵列的发光强度极坐标图。(B) 金纳米棒垂直阵列的局部电场模拟。
这一成果近期发表在Analytical Chemistry。第一作者是吉林大学硕士研究生梁子慧，通讯作者为马强。该项研究得到了国家自然基金、吉林省教育厅等经费支持。
Gold Nanorod Vertical Array-Based Electrochemiluminescence Polarization Assay for Triple-Negative Breast Cancer Detection
Zihui Liang, Junyi Zhao, Peilin Wang, Yixin Nie, Shuping Xu, and Qiang Ma*
Anal. Chem., 2021, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c04413
https://www.x-mol.com/university/faculty/10954
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