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【分析】济南大学魏琴团队AC：基于双z型光电阳极与Au/PANI光电阴极构建的双信号微流控检测平台用于氧氟沙星的痕量分析

时间：2023-01-08 来源： 浏览：

【分析】济南大学魏琴团队AC：基于双z型光电阳极与Au/PANI光电阴极构建的双信号微流控检测平台用于氧氟沙星的痕量分析

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氧氟沙星 (OFL) 是一种合成氟喹诺酮类抗生素，对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌均有较好的抗菌作用。然而，由于OFL的抗降解性，大量和不合理的使用会导致肌腱损伤和周围神经病变。光电化学 (PEC) 传感器具有低背景噪声、快速响应、高灵敏度等优点，在生物分析、食品分析、环境污染物监测等领域引起了广泛的关注。然而，仅依靠单模读出的PEC分析平台不可避免地会出现假阳性或假阴性信号。基于此， 济南大学魏琴 教授课题组开发了 光电化学-电致变色双信号微流控芯片用于OFL的痕量分析。

图1. 传感器的构建流程图
首先，设计了一种新颖的双直接z型异质结 B iVO 4 @ N i-ZnIn 2 S 4 /Bi 2 S 3 (BVZIS) 作为光阳极矩阵来提供稳定的电子。光活性BVZIS复合材料中形成的双z型结构极大地加速了电子的迁移。此外，Ni的掺杂显著增强了ZnIn 2 S 4 的光学吸收，促进了光生载流子的分离。
其次，电致变色材料Au/PANI电沉积在光电阴极上，用于实现可视化读出；一方面，Au/PANI具有良好的导电性，可以在不需要外部能量供应的情况下接收来自光阳极的电子。另一方面，PANI会被接收到的电子迅速还原，颜色从蓝色明显转变为绿色。随着OFL浓度的增加，空间位阻增大导致PEC信号和RGBgreen值显著下降。
最后，微流控芯片的引入具有试剂消耗少、易于集成、结构紧凑等优点，成功实现了样品的自动进样和检测。
作者通过EPR表征、紫外/可见漫反射光谱以及莫特-肖特基曲线详细探讨了体系的机理。根据图2A可以得出光电阳极材料之间形成了双z型结构。具体双信号机制如图2B所示。

图2. (A) BVZIS (DMPO-• O 2- ) 的电子自旋共振图谱；(B) 双信号适配体传感器可能的机理
基于上述策略，开发的传感器能够在0.05 pg/mL-150 ng/mL的宽范围内实现OFL灵敏检测，检测限为18 fg/mL，为实现牛奶和河水中OFL的分析提供了一种有效的平台。这一研究成果近期发表在 Analytical Chemistry 杂志上。文章第一作者为济南大学博士研究生 吴廷廷 ，通讯作者为济南大学 李法瀛 博士和 魏琴 教授。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Dual Direct Z-Scheme Heterojunction with Stable Electron Supply to a Au/PANI Photocathode for Ultrasensitive Photoelectrochemical and Electrochromic Visualization Detection of Ofloxacin in a Microfluidic Sensing Platform
Tingting Wu, Yu Du, Zhongfeng Gao, Kun Xu, Li Dai, Lei Liu, Faying Li*, Qin Wei*, and Huangxian Ju
Anal. Chem. , 2022 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c04740
研究团队简介

李法瀛 ，济南大学化学化工学院，目前主要从事新能源材料及催化应用、光电/电传感分析等方面的研究，在 Appl. Catal. B Environ.、Nano Energy、Small Methods、Anal. Chem.、Biosens. Bioelectron.、ACS Appl. Mater. Interfaces 等国际高水平学术期刊发表SCI论文30余篇。

魏琴 ，俄罗斯自然科学院院士，济南大学化学化工学院教授、博士生导师。国家万人计划领军人才、国家教学名师、享受国务院政府津贴、两届泰山学者特聘教授、山东省有突出贡献中青年专家、教育部高等学校化学类专业教学指导委员会委员、山东省绿色化学制造与精准检测协同创新中心主任、山东省高等学校界面反应与传感分析重点实验室主任、应用化学国家级实验教学示范中心主任、化学传感器专业委员会委员、电化学分析专业委员会委员。主持国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金、山东省科技攻关项目等。目前主要从事疾病标志物分析、食品分析、环境污染物分析与治理、新能源材料及催化应用方面的研究，在 J. Am. Chem. Soc, Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Anal. Chem., Chem. Eng. J., Small, Nano Energy, Biomaterials, J. Mater. Chem. A, Nano Res., Chem. Commun., Biosens. Bioelectron., Carbon 等国际高水平学术期刊发表SCI论文710篇，H因子73，并担任多个国内外学术期刊编委。
https://www.x-mol.com/university/faculty/20259
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