山东大学张晓梅Anal. Chem.：基于卟啉的多孔有机聚合物FePor-TPA的双模式生物传感器

研究内容

细菌感染严重危害人类健康并导致许多严重疾病，这就迫切需要开发特异性和敏感性的生物传感器策略来检测金黄色葡萄球菌。由于π共轭的大环结构以及优异的类过氧化物酶和类过氧化氢酶性质，金属卟啉已成为制造持久性有机污染物材料的新兴候选者之一。迄今为止，已经设计和生产了许多散装卟啉基多孔有机聚合物(PPOPs)材料；然而，关于PPOP基薄膜的相关研究却很少。

山东大学张晓梅构建了一种基于FePor-TPA的比色-光电化学双模式金黄色葡萄球菌生物传感器。得益于在ITO电极上的原位生长，2D FePor-TPA薄膜具有更有序的堆叠模式，表现出良好的导电性、稳定的初始光电流和对O2的高灵敏度。作者利用2D FePor-TPA薄膜及其本体粉末(FePor-TPA)构建了一种双信号生物平台，用于灵敏和选择性地检测金黄色葡萄球菌。相关工作以“Dual-Modal Biosensor for Staphylococcus aureus Detection Based on a Porphyrin-Based Porous Organic Polymer FePor-TPA with Excellent Peroxidase-like, Catalase-like, and Photoelectrochemical Properties”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. 作者首先通过在ITO上原位生长和溶剂热条件下分别合成了2D FePor-TPA薄膜及其本体粉末(FePor-TPA)，这两种薄膜都表现出优异的过氧化物酶样和过氧化氢酶样活性，得益于它们的金属卟啉配体。

要点2. 得益于在ITO电极上的原位生长，2D FePor-TPA薄膜具有更有序的堆叠模式，进而表现出良好的导电性、稳定的初始光电流和对O2的高灵敏度。大块FePor-TPA的多孔结构和高比表面积使其成为负载一定量AuNPs、兔抗金黄色葡萄球菌Rosenbach tropina抗体(Ab2)和GOx的可能支架，用于构建信号探针(GOx/Ab2@Au@FePor-TPA)并实现催化扩增。

要点3. 作者利用利用其多酶样活性和显著改善的PEC信号，构建了一种基于2D FePor-TPA薄膜及其本体粉末(FePor-TPA)的一种比色和PEC双信号生物平台，用于灵敏和选择性地检测金黄色葡萄球菌，其具有高稳定性、高灵敏度和更宽的线性范围。

研究图文

图1. 块状FePor-TPA和2D FePor-TPA薄膜的合成示意图。

图2. 构建的双模式金黄色葡萄球菌免疫传感器原理。

图3.（A）ITO(黑)上生长的FeTPP(NH2)4(绿)、TPA(蓝色)、FePor-TPA(红)和FePor-TPA膜的FT-IR。（B）FePor-TPA的TEM。在ITO上生长的FePor-TPA膜的SEM：（C）顶视图和（D）横截面。（E）ITO上生长的FePor-TPA薄膜的AFM。（F）FePor-TPA@Au NPs的TEM。

图4.（A）FePor-TPA薄膜/ITO在Tris-HCl缓冲液中的瞬态光电流。（B）FePor-TPA膜/ITO在N2（a）、空气（b）和O2（c）饱和的Tris-HCl缓冲液中的光电响应。（C）FePor-TPA膜/ITO在（a）N2饱和的Tris-HCl缓冲液中和（b）一定量的H2O2饱和N2的Tris-HCl缓冲液中的光电响应。（D）O2和H2O2光电流响应的响应机制图。

图5. 10-108 CFU/mL金黄色葡萄球菌生物传感器的（A）光电流响应和（C）紫外-可见光谱。基于光电流信号（B）和紫外-可见光谱信号（D）的相应剂量-响应关系曲线。

图6. 使用双信号生物测定平台对金黄色葡萄球菌和其他病原体的光电流（A）和比色（B）响应。

文献详情

Dual-Modal Biosensor for Staphylococcus aureus Detection Based on a Porphyrin-Based Porous Organic Polymer FePor-TPA with Excellent Peroxidase-like, Catalase-like, and Photoelectrochemical Properties

Zekun Zheng, Long Ma, Baoyu Li, and Xiaomei Zhang*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01950