南京大学鞠熀先教授课题组综述：纳米发光体的电化学发光生物传感与生物成像

电化学发光（ECL）是将电化学激发和化学发光检测相结合的一门分析技术，具有灵敏度高、选择性好、背景噪音低、动态范围宽、样品用量少和信号响应迅速等优势。ECL分析技术已广泛用于临床、环境、食品等领域。早在1927和1929年，研究者们就发现了格氏试剂和鲁米诺的ECL现象。之后，多环芳烃和金属配合物等的ECL被相继报道。70年代，提出了联钌吡啶在水相中的优异ECL行为，并在后来作为商品化试剂广泛用于ECL分析，在疾病标志物的临床检测中发挥了重要作用。但传统的小分子发光体由于发光强度不高、标记过程繁琐和探针成本较高等问题，其应用仍受到限制。自2002年硅纳米粒子的ECL现象被发现（Bard AJ等，Science, 2002, 296: 1293-1297）、2004年鞠熀先研究组首次将半导体量子点（QDs）的ECL应用于化学与生物传感（Anal Chem, 2004, 76: 6871-6876）以来，新型纳米ECL发光体与ECL新机制不断涌现，并引领着电化学发光（ECL）领域的发展（如下图所示）。由于纳米发光体具有尺寸和表面可控的发光性能、高ECL效率和易于功能化的优点，非常适合ECL生物分析和生物成像。

近日，西北大学化学与材料科学学院冯亚强、滨州医学院药学院王宁宁和南京大学鞠熀先教授联合在SCIENCE CHINA Chemistry杂志上发表了题为“Electrochemiluminescence biosensing and bioimaging with nanomaterials as emitters”的综述，系统地总结了各类ECL纳米发光体的最新研究进展，如QDs、碳点（CDs）、聚合物点（Pdots）、聚集诱导发射纳米粒子（AIE dots）、发光体掺杂的硅纳米粒子（DSNP）、金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）以及金属纳米团簇（nanoclusters）等。文章主要强调了这些纳米发光体的ECL特性及其作为信号探针在生物传感和生物成像中的应用，并重点介绍了过去五年中一些令人印象深刻的报道：（1）表面限域QDs的ECL用于低激发电位生物传感；（2）QDs的单色ECL用于多重免疫测定；（3）局域表面等离子体增强CDs的ECL用于高灵敏检测；（4）电化学发光共振能量转移增强Pdots的ECL用于生物传感；（5）分子内电子转移策略放大Pdots的ECL用于单细胞上的膜蛋白的原位ECL显微成像；（6）基于聚集诱导增强的AIE dots的ECL用于生物小分子检测；（7）纳米发光体复合物的高效ECL用于单个生物分子检测；（8）MOFs与COFs结构增强纳米发光体的ECL机制研究等等。最后，作者讨论了ECL纳米发光体领域当前面临的重要挑战，并展望了其未来发展方向。

详见：Yaqiang Feng, Ningning Wang, Huangxian Ju. Electrochemiluminescence biosensing and bioimaging with nanomaterials as emitters. Sci. China Chem.， 2022，65，DOI: 10.1007/s11426-022-1329-5。

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作者简介：

冯亚强：现为西北大学化学与材料科学学院讲师。2017年毕业于南京大学生命分析化学国家重点实验室，师从鞠熀先教授。致力于发展ECL新型纳米发光体，并探索其在生物传感和成像方面的应用。

王宁宁：2021在鞠熀先教授指导下获得南京大学化学博士学位。现为滨州医学院药学院校聘教授。研究兴趣集中在ECL生物传感和药物筛选。

鞠熀先：1986、1989、1992年分别获南京大学理学学士、硕士与博士学位后留校任教，1996-1997年为加拿大Montreal大学博士后，1999年任南京大学教授。研究主要聚焦于在生物分析化学、生物传感和分子诊断。

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