浙江師范大學(xué)黃朝表課題組報(bào)道了一種將殼聚糖包裹谷胱甘肽保護(hù)的銅納米團(tuán)簇（CS-GSH-CuNCs）與黃嘌呤氧化酶（XAO）相結(jié)合的黃嘌呤光電化學(xué)傳感器，研究了該光電化學(xué)傳感器對(duì)實(shí)際樣品（人體尿液）中黃嘌呤的檢測(cè)性能。研究結(jié)果表明，該傳感器對(duì)黃嘌呤的檢測(cè)具有優(yōu)異的檢測(cè)性能。
銅納米團(tuán)簇（CuNCs）是一種具有類酶活性的生物傳感納米材料。它克服了天然過(guò)氧化物酶成本高、保存條件嚴(yán)苛、穩(wěn)定性差等固有缺陷，是一種具有廣闊前景的天然酶替代品。但由于銅納米團(tuán)簇電荷分離效率低，這限制了銅納米簇在光電化學(xué)傳感領(lǐng)域的發(fā)展。研究表明，合適的電子受體可以有效地捕獲銅納米團(tuán)簇中光誘導(dǎo)電子，增強(qiáng)電荷分離。選擇一個(gè)合適的受體材料有望拓展銅納米團(tuán)簇在光電化學(xué)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。
銳鈦礦型二氧化鈦納米顆粒（TiO2 NPs）具有間接帶隙和低質(zhì)量載流子。間接帶隙有助于延長(zhǎng)光載流子的壽命，而低質(zhì)量載流子可以快速?gòu)膬?nèi)部遷移到表面。此外，由于其較大的比表面積增加了反應(yīng)可用的活性位點(diǎn)，TiO2 NPs還表現(xiàn)出較高的電子轉(zhuǎn)移和催化活性
基于此，作者選擇銳鈦礦型TiO2 NPs作為調(diào)節(jié)銅納米團(tuán)簇的光電轉(zhuǎn)化效率的電子受體材料，制備了CS-GSH-CuNCs/ TiO2 NPs/ITO光敏電極，用于黃嘌呤含量測(cè)定。在特定激發(fā)波長(zhǎng)的光激發(fā)下，CS-GSH-CuNCs內(nèi)部的電子從最高的占據(jù)分子軌道（HOMO）即成鍵軌道，轉(zhuǎn)移到最低的未占據(jù)分子軌道（LUMO）。由于TiO2 NPs導(dǎo)帶能級(jí)（-4.2 eV）低于CS-GSH-CuNCs的LUMO能級(jí)（-3.7 eV），因此，CS-GSH-CuNCs產(chǎn)生的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移到TiO2 NPs的導(dǎo)帶，導(dǎo)致電子空穴空間分離。隨著電子空穴對(duì)復(fù)合概率的降低，光電流信號(hào)增強(qiáng)。在XAO的幫助下，黃嘌呤被氧化生成H2O2。CS-GSH-CuNCs光催化還原H2O2導(dǎo)致光電化學(xué)傳感器的光電流降低，進(jìn)而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)黃嘌呤的定量檢測(cè)。
圖1（A）在含不同黃嘌呤濃度（0.02、0.04、0.10、0.30、1.00、10.0、30.0、50.0、90.0、150、200 μmol·L-1)和10 mU·mL-1 XAO的PBS孵育液中CS-GSH-CuNCs/TiO2 NPs/ITO電極的光電流信號(hào)；（B）?Ι與黃嘌呤濃度的對(duì)數(shù)的關(guān)系曲線（?Ι=I0-I，I0和I分別表示為在不存在和存在黃嘌呤的條件下電極的光電流信號(hào)強(qiáng)度） 圖2 基于CS-GSH-CuNCs/TiO2 NPs光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建過(guò)程及檢測(cè)原理 論文信息 A photoelectrochemical sensor combining CS-GSH-CuNCs and xanthine oxidase for the detection of xanthine Xiaoxiao Chen, Pu Li, Chen Luo, Chaobiao Huang ChemElectroChem DOI: 10.1002/celc.202200237
