《Analytica Chimica Acta》：Pt(Ⅱ) complexes-based hollow nanospheres with aggregation-induced electrochemiluminescence as dual-functional nanoaccelerators for ultrasensitive detection of cancer biomarkers in human serum
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铂(II)配合物空心纳米球通过疏水作用、π-π堆积和金属-金属相互作用自组装形成双功能纳米加速器，显著增强电化学发光检测 AFP 的灵敏度（检测限7.3 fg/mL）和线性范围（10^-5~10^2 ng/mL），与 ELISA 一致，为纳米诊断平台开发提供新策略。
陈万珍|马颖|莫佳菊|黄婷仪|叶建山|胡建强|李爱青
华南理工大学化学与化学工程学院，广东省燃料电池技术重点实验室，中国广州510641
摘要
背景
具有聚集诱导电化学发光（AIECL）特性的铂(II)配合物在临床疾病检测方面展现出巨大潜力。然而，开发能够精确控制其功能化和有序超分子聚集的高性能生物传感器仍面临诸多挑战。
结果
本文基于含有铂(II)配合物的中空纳米球（Pt-HNSs）设计了双功能纳米加速器，用于超灵敏检测癌症生物标志物（例如甲胎蛋白（AFP））。这种纳米加速器通过铂-铂相互作用、三吡啶配体的π-π堆叠以及苯硼酸的极性实现了自组装。作为高效的ECL发射体和催化加速器，这些双功能纳米加速器显著增强了ECL信号。利用表面硼酸基团与AFP糖基化残基之间的多价结合，我们开发出了集信号识别与信号放大于一体的超灵敏ECL生物传感器。该ECL生物传感器的线性响应范围为10^-5至10^2 ng/mL，检测限极低（低至7.3 fg/mL）。
意义
基于双功能Pt-HNSs纳米加速器的血清样本临床检测结果与标准酶联免疫吸附测定（ELISA）结果高度一致，证明了该ECL生物传感器在实际应用中的可靠性。这项工作为制备功能性纳米聚集体以及建立用于监测和诊断癌症等疾病的潜在纳米生物平台提供了创新策略。
引言
早期和精确诊断肝细胞癌（HCC）对于提高患者生存率和临床疗效至关重要。甲胎蛋白（AFP）是一种多功能糖蛋白，参与免疫调节和肿瘤进展，是HCC筛查和预后监测的关键生物标志物。尽管电化学发光（ECL）生物传感器因其高灵敏度和宽动态范围而成为强大的诊断工具，但其临床性能常受到传统发光剂局限性的影响。传统ECL发射体在生理环境中容易发生聚集引起的淬灭（ACQ）效应，严重限制了检测生物标志物所需的信噪比和灵敏度。聚集诱导电化学发光（AIECL）纳米材料有效解决了这一难题，显著提升了ECL生物传感器的性能。例如，铂(II)配合物因其可调的光物理特性和聚集状态下的高发射量子产率而成为理想的高性能ECL生物传感器候选材料。然而，将铂(II)配合物转化为功能性生物材料仍面临诸多挑战：（1）铂(II)配合物的平面几何结构限制了轴向功能化，阻碍了亲水基团或生物识别元素的引入；（2）平衡其水溶性和高ECL效率仍具有挑战性；（3）铂配合物的ECL发射机制尚未完全阐明，限制了其进一步优化和应用。因此，开发具有高稳定性、优异ECL发射效率和特异性生物识别能力的基于铂(II)的发射体对于提升ECL生物传感器性能至关重要。
分子自组装提供了一种生物启发的策略，用于构建具有精确功能的复杂纳米结构。通过利用非共价相互作用（如π-π堆叠和氢键）构建有序的超分子结构，同时保持铂-铂金属亲和力以维持电荷转移（MMLCT）发射，对于实现精确的空间排列至关重要。Yam等人的研究表明，疏水性多面体寡聚硅氧烷修饰可促进铂(II)三吡啶配合物的自组装。两亲性铂(II)三吡啶衍生物可通过溶剂极性调节和定向的铂-铂金属亲和力组装成纳米结构。这些进展突显了超分子工程在定制有序结构中的重要性。然而，现有研究在生物传感应用的功能化方面仍存在许多不足，特别是在界面能量调控和识别基团的功能修饰方面，亟需进一步探索。
在本研究中，我们通过将两亲性铂(II)配合物自组装成基于铂(II)的中空纳米球（Pt-HNSs）成功制备了双功能纳米加速器，这一过程受到三吡啶基团内的疏水作用和π-π堆叠、铂-铂金属亲和力以及苯硼酸极性的驱动。利用这种特异性亲和力和糖蛋白的多价结合性质，我们开发出了用于检测AFP的超灵敏ECL生物传感器（见图1）。AFP是一种多功能糖蛋白，被视为肝细胞癌的生物标志物，其主要功能是运输并诱导T淋巴细胞凋亡，与肝癌等肿瘤的发展密切相关。因此，高效灵敏地检测AFP具有重要意义。首先，将AFP特异性适配体固定在电极表面以选择性捕获AFP分子，随后AFP通过与苯硼酸基团和AFP上的糖基化残基的相互作用结合到Pt-HNSs上，从而根据Pt-HNSs发出的ECL强度准确测定AFP浓度，该传感器具有优异的聚集诱导发光（AIE）和AIECL特性及催化活性。
实验方法片段
Pt(tpypbc)Cl2的制备
将K2PtCl4（415 mg，1 mmol）溶解在10 mL H2O中，然后加入含有4'-(4-硼酸苯基)[2,2':6',2"]三吡啶（358 mg，1 mmol）的DMSO溶液1 mL。混合物在130 °C下加热并搅拌过夜，通过离心、三次用H2O和甲醇洗涤以及真空干燥获得棕色粉末产物Pt(tpypbc)Cl2。
Pt-HNSs的制备
首先将Pt(tpybpc)2+储备溶液（10 mM，CH3OH）用水稀释至5 μM...
Pt(tpypbc)Cl2的合成与自组装
Pt(tpypbc)Cl2通过一步配位反应策略合成（见图S1），并通过高分辨率质谱、1H核磁共振光谱和X射线光电子能谱（XPS）进行了表征。图S2A中的谱图显示了O 1s、N 1s、C 1s、B 1s和Pt 4f的特征峰。Pt 4f峰分裂为两个特征自旋轨道峰，其结合能分别为73.32 eV（4f7/2）和76.42 eV...
结论
总之，我们通过自组装策略成功制备了具有聚集诱导电化学发光特性的双功能纳米加速器，该过程受到疏水相互作用、三吡啶配体的π-π堆叠以及铂-铂金属亲和力的协同驱动。双功能纳米加速器表现出可调节的光学性质，并因高密度而显著增强了ECL信号。
CRediT作者贡献声明
黄婷仪：监督、研究、数据管理。
马颖：撰写-审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。
莫佳菊：方法学研究、数据管理。
陈万珍：撰写-审稿与编辑、初稿撰写、方法学研究、数据管理。
叶建山：监督、研究。
李爱青：监督、资金获取。
胡建强：撰写-审稿与编辑、项目管理、资金获取。
未引用参考文献
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文工作的已知财务利益或个人关系。
数据可用性
数据可应要求提供。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：22272058、82270742、82470738、21974052）和广州市科技计划项目（编号：2025B03J0134）的支持。
