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Low-Triggering-Potential Electrochemiluminescence from Surface-Confined CuInS2@ZnS Nanocrystals and their Biosensing Applications

化学 电化学发光 生物传感器 硫醇 纳米技术 电化学 氧化还原 无机化学 激发态 光化学 电极 物理化学 有机化学 生物化学 物理 核物理学 材料科学
作者
Shuangtian Dong,Xuwen Gao,Li Fu,Jingna Jia,Guizheng Zou
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:93 (36): 12250-12256 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.1c01601
摘要

Electrochemiluminescence (ECL) of low triggering potential is strongly anticipated for ECL assays with less inherent electrochemical interference and improved long-term stability of the working electrode. Herein, effects of the thiol capping agents and the states of luminophores, i.e., the thiol-capped CuInS2@ZnS nanocrystals (CuInS2@ZnS-Thiol), on the ECL triggering potential of CuInS2@ZnS-Thiol/N2H4·H2O were explored on the Au working electrode. The thiol capping agent of glutathione (GSH) not only enabled CuInS2@ZnS-Thiol/N2H4·H2O with the stronger oxidative-reduction ECL than other thiol capping agents but also demonstrated the largest shift for the ECL triggering potential of CuInS2@ZnS-Thiol/N2H4·H2O upon changing the luminophores from the monodispersed state to the surface-confined state. CuInS2@ZnS-GSH/N2H4·H2O exhibited an efficient oxidative-reduction ECL around 0.78 V (vs Ag/AgCl) with CuInS2@ZnS-GSH of the monodispersed state. Upon employing CuInS2@ZnS-GSH as the ECL tag and immobilizing them onto the Au working electrode, the oxidative-reduction ECL of CuInS2@ZnS-GSH/N2H4·H2O was lowered to 0.32 V (vs Ag/AgCl), which was about 0.88 V lower than that of traditional Ru(bpy)32+/TPrA (typically ∼1.2 V, vs Ag/AgCl). The ECL of the CuInS2@ZnS-GSH/N2H4·H2O system with the luminophore of both monodispersed and surface-confined states was spectrally identical to each other, indicating that this surface-confining strategy exhibited negligible effect on the excited state for the ECL of CuInS2@ZnS-GSH. A surface-confined ECL sensor around 0.32 V was fabricated with CuInS2@ZnS-GSH as a luminophore, which could sensitively and selectively determine the K-RAS gene from 1 to 500 pM with a limit of detection at 0.5 pmol L–1 (S/N = 3).
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