Bipolar silica nanochannel array confined electrochemiluminescence for ultrasensitive detection of SARS-CoV-2 antibody.
Bipolar silica nanochannel array confined electrochemiluminescence for ultrasensitive detection of SARS-CoV-2 antibody.
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双极性二氧化硅纳米通道阵列限制电化学发光用于超灵敏检测 SARS-CoV-2 抗体
DOI：
10.1016/j.bios.2022.114563
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发表时间：
2022-11-01
影响因子：
12.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
对冠状病毒病（2019）（COVID-19）感染的超灵敏、特异性和早期识别对于控制病毒传播至关重要，并且仍然是一个全球公共卫生问题。在此，我们提出了一种新的针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2的固态电化学发光（ECL）平台首次在氧化铟锡（ITO）电极上制备了双极性二氧化硅纳米通道阵列（bp-SNA），稳定地限制了三聚氰胺（tris）的电化学发光（ECL）探针（2，2 ′-联吡啶）钌（Ru（bpy）32+）在双静电力作用下的电化学行为。bp-SNA由具有不对称表面电荷的紧密堆积的双层二氧化硅纳米通道阵列（SNA）组成，即内部带负电荷的SNA（n-SNA）和外部带正电荷的SNA（p-SNA），用作“静电锁”以富集和稳定阳离子Ru（bpy）32+探针而不从电极表面泄漏。将SARS-CoV-2刺突蛋白固定在Ru（bpy）32+限制性固态电化学发光平台（Ru@bp-SNA）上，可实现SARS-CoV-2 IgG抗体的检测。在通过免疫识别捕获目标SARS-CoV-2 IgG后，形成的免疫复合物将阻断纳米通道，导致共反应物（三正丙胺，TPrA）的扩散受阻，并进一步产生降低的ECL信号。开发的固态ECL免疫传感器能够以宽线性范围（5 pg mL−1至1 μg mL−1）、低检测限（2.9 pg mL−1）和短孵育时间（30 min）测定SARS-CoV-2 IgG。此外，该传感器还可对真实的血清样品中SARS-CoV-2 IgG进行准确分析。
Ultrasensitive, specific, and early identification of Coronavirus Disease (2019) (COVID-19) infection is critical to control virus spread and remains a global public health problem. Herein, we present a novel solid-state electrochemiluminescence (ECL) platform targeting severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) antibody with rapidity and ultrahigh sensitivity, in which a bipolar silica nanochannel array (bp-SNA) is fabricated on indium tin oxide (ITO) electrode for the first time to stably confine the ECL probe of tris(2,2′-bipyridyl) ruthenium (Ru(bpy)32+) under dual electrostatic force. The bp-SNA consists of tightly packed bilayer silica nanochannel array (SNA) with asymmetric surface charges, namely an inner negatively charged SNA (n-SNA) and an outer positively charged SNA (p-SNA), serving as an “electrostatic lock” to enrich and stabilize the cationic Ru(bpy)32+ probe without leakage from the electrode surface. The detection of SARS-CoV-2 IgG antibody could be realized via immobilization of SARS-CoV-2 spike protein on the utmost of Ru(bpy)32+-confined solid-state ECL platform (Ru@bp-SNA). Upon the capture of target SARS-CoV-2 IgG by immune recognition, the formed immunocomplex will block the nanochannel, leading to the hindered diffusion of the co-reactant (tri-n-propylamine, TPrA) and further producing a decreased ECL signal. The developed solid-stated ECL immunosensor is able to determine SARS-CoV-2 IgG with a wide linear range (5 pg mL−1 to 1 μg mL−1), a low limit-of-detection (2.9 pg mL−1), and a short incubation time (30 min). Furthermore, accurate analysis of SARS-CoV-2 IgG in real serum samples is also obtained by the sensor.
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