由于疾病早期診斷對POCT的巨大需求，自供電傳感器在分析領域引起了廣泛關注。然而，已報道的自供電傳感器的輸出電壓總是很小，導致窄的線性檢測范圍和低的檢測靈敏度。本文基于封裝在乙烯基功能化共價有機框架(COF-V)中的鈣鈦礦量子點，開發了一種以鋅空氣電池為電源的自供電光電化學(PEC)傳感器，用于蛋白酪氨酸磷酸酶1B (PTP1B)的活性測定。CsPbBr
3納米晶體通過COF-V籠的限制效應而穩定，沒有聚集，所得CsPbBr
3@COF-V復合材料用作陰極光電材料，以構建具有大開路電壓(OCV，1.556 V)的鋅空氣電池。在PTP1B活性分析之前，通過P1上的硫醇基和COF-V上的乙烯基之間的硫醇烯點擊反應，將輔助肽-聚酰胺胺-磷酸肽(P2-PAMAM-P1)混合物引入光電陰極。P1-PAMAM-P2混合物的空間位阻效應抑制了光電陰極的PEC性能，導致鋅空氣電池的OCV較小。當PTP1B存在時，PTP1B催化的P1上酪氨酸的去磷酸化促進了胰凝乳蛋白酶對P1的切割過程，導致P2-PAMAM-P1雜化物從光陰極上去除，從而增強了OCV。因此，PTP1B的活性被靈敏地檢測到。由于所構建的鋅空氣電池的大輸出電壓，所開發的自供電PEC傳感器在PTP1B活性測定中表現出優異的性能(寬線性響應范圍，0.1 pM至10 nM，低檢測限，0.032 pM)，并且在蛋白磷酸酶相關疾病的POCT和蛋白磷酸酶靶向藥物的發現中具有巨大的潛力。
方案 1. 用于 PTP1B 活性測定的鋅空氣電池輔助自供電 PEC 傳感平臺示意圖。
圖 2. CsPbBr
3@COF-V 的 SEM (A) 和 TEM (B) 圖像。CsPbBr
3@COF-V 的 HRTEM (C,D) 圖像（黑點，CsPbBr
3QDs）。(E) CsPbBr
3@COF-V 的 EDS 映射圖像（比例尺，200 nm）。
圖 3. (A) COF-V、CsPbBr
3 和 CsPbBr
3@COF-V 的紫外-可見吸收光譜。 (B) CsPbBr
3、COF-V 和 CsPbBr
3@COF-V 電極在 Tris-HCl (10 mM, pH 7.4) 溶液中的光電流響應。(C) 在 Tris-HCl (10 mM, pH 7.4) 溶液中，COF-V、CsPbBr
3 和 CsPbBr
3@COF-V 電極在200 s 連續光照下的長期光電流穩定性。CsPbBr
3、COF-V 和 CsPbBr
3@COF-V電極在沒有 (D) 和 (E) 光照的情況下在 1 M KOH 中的 ORR 催化活性。
圖 4 (A) 不同修飾 ITO 電極在含有 5 mM [Fe(CN)
6]
3-/4- 的 0.1 M KCl 水溶液中的 EIS 結果（頻率范圍：0.01 Hz 至 100 kHz，幅度：5 mV,和形式電位：220 mV）。 插圖：等效電路圖。Rs、Zw、Rct和Cdl分別代表電解液的歐姆電阻、Warburg阻抗、界面電荷轉移電阻和雙層電容。(B) 不同改性 ITO 電極//Zn 棒光輔助鋅空氣電池在 Tris-HCl 溶液 (10 mM, pH 7.4) 中OCV響應.(a) ITO, (b) ITO/CsPbBr
3@COF-V, (c) ITO/CsPbBr
3@COF-V/P2-PAMAM-P1, (d) ITO/CsPbBr
3@COF-V/P2-PAMAM-P1/ MCH，(e) ITO/CsPbBr
3@COF-V/P2-PAMAM-P1/MCH 電極與1 nM PTP1B 孵育后，和 (f) ITO/CsPbBr
3@COF-V/P2-PAMAM-P1/MCH 電極連續后與1 nM PTP1B 和3 μM C??MT 孵育。
圖 5. (A) 開發的自供電 PEC 傳感器對不同濃度 PTP1B 的 OCV 響應。 從 (a-m)：0、0.1、0.3、0.6、1、3、6、10、10
2、10
3、10
4、5 × 10
4 和 10
5pM。 (B) OCV 值對 PTP1B 濃度對數的依賴性。
圖 6. (A) 構建的自供電 PEC 傳感器的選擇性。 PTP1B，1納米； 干擾物，100 nM； 以及含有 PTP1B (1 nM) 和四種干擾物（每種干擾物，100 nM）的混合物。 (B) 自供電 PEC 傳感器在同一批次中的重現性。 PTP1B，1納米。
相關研究成果由湖南大學Cuicui Du和Jinhua Chen等人2022年發表在Analytical Chemistry (https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c01702)上。原文：Zinc–Air Battery-Assisted Self-Powered PEC Sensors for Sensitive Assay of PTP1B Activity Based on Perovskite Quantum Dots Encapsulated in Vinyl-Functionalized Covalent Organic Frameworks。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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