鑽石舞台

通訊作者：黃衛華

通訊單位：武漢大學

目前納米電極功能化的策略通常包括複雜的修飾程序、不可控且不穩定的組裝以及種類有限的修飾劑。

為了解決這一問題，武漢大學黃衛華教授課題組提出了一種通用的策略，用於大規模生產仿生分子催化劑(BMCs)功能化納米線(NWs)來構建功能化電化學納米傳感器。首次實現了單個活細胞內穀胱甘肽水平及其氧化還原穩態的實時電化學監測。

圖1. 多功能和大規模的仿生分子催化劑功能化納米線的合成，以構建電化學檢測細胞內穀胱甘肽的仿生納米傳感器。

相關工作以「Versatile Construction of Biomimetic Nanosensors for Electrochemical Monitoring of Intracellular Glutathione」為題發表在Angewandte Chemie International Edition上。

圖2.a) SiC@Au-PEDOT NW的SEM。b) CoPcS-NW的SEM及相應的SEM-EDX元素分布。c) CoPcS-NW邊緣TEM及對應的N元素。d) SiC@Au-PEDOT NWs、CoPcS催化劑和CoPcS-NWs的紫外-可見吸收光譜和紅外光譜。f) CoPcS-NWs的XPS和g) Co 2p譜的反褶積。

要點1. 利用3,4-乙烯二氧基噻吩(EDOT)和HAuCl4在導電NWs表面的化學聚合，生物模擬分子催化劑(BMCs，e g., CoPcS，hemin和NiTSPc)被捕獲到生成的導電納米線上(SiC@Au-PEDOT NWs)，通過強靜電和π-π相互作用形成PEDOT-BMCs複合材料，使得BMCs能可控和穩定、均勻地錨定在導電的NWs上。

要點2. PEDOT-BMCs複合材料的多功能化製備策略和優良的電催化活性，製備的功能化納米線電極(CoPcS-NWEs，hemin-NWEs和NiTSPc-NWs)能夠實現對穀胱肽(GSH)、過氧化氫(H2O2)和一氧化氮(NO)等多種重要生物分子的敏感和選擇性檢測。

要點3. 利用CoPcS-NWEs納米傳感器(CoPcS對生物硫醇具有特定催化活性的BMC)，首次實現了在單個活細胞中實時監測細胞內GSH水平及其氧化還原穩態。

該研究為簡單、通用的功能化納米電化學傳感器的構建提供了一個創新的視角，對未來的納米電化學研究具有重要意義。

圖3. a) CoPcS-NWE的SEM。b) Ru(NH3)63+(1 mM)和c) GSH (10 mM)在SiC@Au-PEDOT NWE和CoPcS-NWE的CV。d) GSH (10 mM)在不同功能化方法下的電化學響應。e) GSH (10 mM)在CoPcS-NWE的重複CV(20次)。f)在+0.4 V (vs. Ag/AgCl)電位下，CoPcS-NWE對一系列不斷增加的GSH濃度的安培響應得到相應的校準曲線。h)在+0.4 V (vs. Ag/AgCl)下，CoPcS-NWE對常見干擾的選擇性測試。

圖4. a) hemin-NW的SEM和相應的EDX。b) hemin-NWs中Fe 2p XPS(Fe 2p3/2 (711.4 eV)和Fe 2p1/2 (725.5 eV))。c) H2O2 (5 mM)在SiC@Au-PEDOT NWE和hemin-NWE的CV。d) NiTSPc-NW的SEM和相應的EDX。e) NiTSPc-NWs Ni 2p XPS (Ni 2p3/2 (855.8 eV)和Ni 2p1/2 (873.2 eV))。f) NO的CV (100 μM)在SiC@Au-PEDOT NWE和NiTSPc-NWE。

圖5. a)當將Ru(NH3)63+(1 mM)加入PBS細胞外液時，將CoPcS-NWE插入A549細胞不同深度時的CV。曲線1：插入前，曲線2：插入約20%，曲線3：插入約50%，曲線4：插入約80%，曲線5：幾乎完全插入，曲線6：退出細胞後。b)經CoPcS-NWEs穿透後，Calcein-AM染色的A549細胞(綠色)和PI染色的A549細胞(紅色)的亮場和熒光成像(箭頭表示)。c) GSH在細胞中的合成途徑和氧化還原循環示意圖。d)未處理A549細胞(曲線1)，NEM (500 μM)孵育(曲線2)或BSO (500 μM)孵育(曲線3)和e)相應的電荷統計獲得的安培曲線。f)實驗進度，g)不同培養條件下穀胱甘肽動態水平安培監測的安培軌跡，h)相應的電荷統計。藍線表示NWEs插入時刻，細胞內GSH測量電位為+0.4 V (vs. Ag/AgCl)。

鏈接:

https://doi.org/10.1002/anie.202115820