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当期目录

    2024年 第30卷 第10期    刊出日期:2024-10-28
    单个体电分析专辑(李菲教授、应佚伦教授、周一歌教授主编)
    第30卷第10期封面和目次
    2024, 30(10):  0-0. 
    摘要 ( 0 )   PDF (330156KB) ( 20 )  
    相关文章 | 计量指标
    单个体电分析专辑序言
    李菲, 应佚伦, 周一歌
    2024, 30(10):  2414000.  doi:10.61558/2993-074X.3508
    摘要 ( 0 )   HTML ( 1)   PDF (588KB) ( 20 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    化学测量领域的核心挑战之一是实现对单个体(如单个细胞、单个纳米粒子、单个纳米气泡、和单个分子等)超高灵敏检测。电化学是测量单个体电子传递过程最直接最有效的手段之一。通过高时间分辨和高电流分辨的电化学测量能够对微纳尺度界面上的电化学反应进行精准分析,获取每一个单体的特征电信号,解析被平均效应掩盖的个体间差异。目前,已有超微电极纳米孔道以及纳米针尖等在内的多种纳米结构被应用于构建高空间分辨率与高灵敏的单个体电化学传感界面,提供了与单个分析物尺寸匹配的电化学测量界面。同时,随着高时间分辨微弱电流测量仪器的发展,单个体电分析化学技术可实时追踪亚毫秒至微秒级的单个体动态电化学反应过程。基于此,可对体系中每一个待测物进行高通量、快速电化学灵敏测量,有助于识别稀有亚群个体、发现化学反应隐藏中间体、追踪动态相互作用及反应路径。例如,纳米孔道单分子电化学测序与分析,可应用于疾病的早期精准诊断;单颗粒电化学碰撞测量,可准确揭示纳米材料的构效关系;单细胞的原位电化学分析,能够探索细胞内外和细胞间的生化过程,更好地理解细胞间网络通讯机制。近年来,单个体电化学测量技术在测量界面、测量仪器及测量数据分析方面取得了显著进展,为微纳材料、生命分析以及能源催化等领域的研究提供了测量新工具。

    《单个体电分析》专辑(2024年第10期和第11期)汇集了在国内外单个体电分析领域具有丰富研究经验团队的前沿成果,共刊载了5篇论文,包括2篇综述论文和3篇研究论文。专辑涵盖了系列创新性工作,如Au@WS2纳米电极上单个纳米气泡的形成分析、用于单个细胞精确递送的纳米孔道电化学技术、金属有机框架功能化的固态纳米通道对锶离子的高灵敏检测、基于铂纳米粒子的碰撞电化学用于乳腺癌MCF-7细胞的快速检测以及液-液界面单个体碰撞电化学研究等。愿借此专辑,为读者了解和深入开展单个体电分析领域的研究提供参考。

    我们衷心感谢为本专辑撰稿的研究者们的大力支持和贡献,并对审稿人和编辑部老师们的无私付出和辛勤劳动表示诚挚的感谢!

    作者聚焦
    2024, 30(10):  2414111.  doi:10.61558/2993-074X.3507
    摘要 ( 0 )   HTML ( 4)   PDF (947KB) ( 12 )  
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    论文
    纳米电极上单纳米气泡的伏安分析和电催化
    罗贤准, 陈晓虎, 李永新
    2024, 30(10):  2414001.  doi:10.61558/2993-074X.3475
    摘要 ( 47 )   RichHTML ( 4)   PDF (1184KB) ( 230 )  
    数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标

    利用金纳米盘电极的极小尺寸(Au NEs,半径小于50 nm),研究了在纳米电极表面产生的单个氢纳米气泡,以评价其析氢性能。我们研究了Au NEs在不同浓度硫酸中的电化学行为,结果表明CV的形状随着硫酸浓度的增加从S型波逐渐变为峰型波。根据纳米气泡的形成机理,得出了产生单个纳米气泡的最小硫酸浓度,表明此时氢气在电极表面达到了临界过饱和,产生了单个纳米气泡和电化学峰型响应。并通过微动力学模型评价了金纳米电极和金@二硫化钨量子点纳米电极(Au@WS2 NEs)的析氢反应(HER)活性。结果表明,在Au NEs表面的临界溶解氢气浓度约为0.4 mol·L-1,相当于室温和大气压下溶于水中氢气过饱和度的500倍。此外,通过对单个纳米气泡形成前的电流强度的微动力学分析,发现Au@WS2 NEs和Au NEs析氢反应的决速步骤分别为Heyrovsky step和Volmer step,Au@WS2 NEs决速步的标准速率常数(k0)约为Au NEs的12倍,表明Au@WS2 NEs具有更高的HER活性。随着HER活性的增加,气泡形成电位转向更正的电位。这项工作利用极小尺寸的纳米电极甚至包括分子尺寸的纳米电极对其表面产生的单个氢纳米气泡进行研究,为纳米气泡电化学研究提供了基础,并为后续基于气泡的应用提供了新的思路,可以帮助我们设计和筛选应用于基础电化学、电催化和能源相关领域的新型纳米材料,特别是在单个实体水平上。

    基于铂纳米颗粒碰撞电化学用于快速检测乳腺癌MCF-7细胞
    秦富星, 李明珂, 周汇龙, 文为, 张修华, 王升富, 伍珍
    2024, 30(10):  2414004.  doi:10.61558/2993-074X.3483
    摘要 ( 45 )   RichHTML ( 5)   PDF (1724KB) ( 337 )  
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    癌症转移是全球癌症患者的主要死因,也是治疗癌症的主要挑战之一。循环肿瘤细胞(CTCs)在癌症转移过程中起着核心作用。但是,CTCs在外周血中的含量极少,在实际样本中检测CTCs极具挑战性,故高效富集和早期检测CTCs对于及时诊断疾病至关重要。本工作利用免疫磁分离技术和脂质体信号放大策略构建了一种创新的、精密的用于检测MCF-7细胞(人类乳腺癌细胞)的SNCE生物传感器。以包埋铂纳米颗粒(Pt NPs)的脂质体为信号探针,以自制的金超微电极(Au UME)为工作电极。Pt NPs与UME的每次有效碰撞都会产生可区分的阶梯型电流。根据细胞浓度与碰撞频率(单位时间内阶梯型电流数量)之间的关系,对MCF-7细胞进行了精确定量,实现了对MCF-7细胞的高灵敏度和特异性检测。该SNCE生物传感器线性范围为10 cells·mL-1至105 cells·mL-1,检测限低至5 cells·mL-1。此外,在复杂样本中成功检测到MCF-7细胞,表面SNCE生物传感器在患者样本检测方面具有巨大潜力。

    金属有机框架功能化的纳米通道对锶离子进行高灵敏度检测
    王旭刚, 何正旭, 丁德芳, 罗雪芹, 戴力, 张炜奇, 马群, 黄羽, 夏帆
    2024, 30(10):  2414003.  doi:10.61558/2993-074X.3482
    摘要 ( 2 )   RichHTML ( 3)   PDF (2485KB) ( 279 )  
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    锶-90是一种高放射性同位素,在食物链和骨骼结构中积累,对人类健康构成重大风险。在复杂的环境水样中,迫切需要一种高灵敏的锶-90检测策略。在这里,金属有机框架(metal organic frameworks)和特异性适配体修饰的固态纳米通道被设计用于高灵敏度的Sr2+检测。MOF导致的纳米通道有效孔径减小与适配体对Sr2+的特异性结合之间的协同作用放大了离子电流信号的差异,显著提高了检测灵敏度。MOF修饰的纳米通道对Sr2+表现出高灵敏度的检测,检测限(LOD)低至0.03 nmol·L-1,没有修饰MOF纳米片的AAO的LOD仅为1000 nmol·L-1。结果表明,MOF修饰的纳米通道对Sr2+的检测限LOD比未修饰MOF的纳米通道高约33,000倍,仿真模拟计算结果与这一实验趋势完全吻合。此外,加标回收实验实现了对各种水样中Sr2+的高度可靠性检测,回收率在94.00%至118.70%之间,变异系数低至2.89%至9.35%之间。APT/MOF/AAO传感系统在真实水样中表现出高回收率和低变异性,凸显了其在此类环境中的强大检测能力。这项研究为快速发展的先进纳米通道传感器领域及其在分析复杂样品方面包括环境污染物检测、食品分析、医疗诊断等的各种应用提供了宝贵的见解。

    泪别先生!沉痛悼念田昭武院士!
    2024, 30(10):  1. 
    摘要 ( 0 )   HTML ( 5)   PDF (1177KB) ( 13 )  
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    征稿简则
    2024, 30(10):  4. 
    摘要 ( 0 )   PDF (744KB) ( 23 )  
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