电化学发光（ECL）传感器主要通过目标物的识别反应调控工作电极表面发光体的浓度、发光效率、电子流、电子传递效率等来调控体系的ECL信号。在之前的研究中，福州大学林振宇教授课题组首次将微通道技术与ECL技术进行结合，实现了离子电流对ECL信号的直接调控，并将所构建的微通道ECL传感器用于食品污染物和疾病标志物等检测。已有研究为了提高目标物识别反应效率，以电渗流（EOF）为驱动力，诱导目标物富集于微通道尖端处，这一策略显著提高目标物的检测效率。然而，上述应用研究主要以适配体和小分子等反应为模型，形式较为单一，使得微通道ECL传感器的发展受到限制。
甲醛（HCHO）在生物医学、生物化学等领域被广泛使用，例如，HCHO溶液被用来浸泡组织和器官以延长保存周期。然而，一些不法商贩将食物浸泡在HCHO溶液中来延长食物的保质期。其原因在于，HCHO是一种亲核试剂，其与蛋白质上带氨基的成分发生反应形成亚胺，导致蛋白质的重要位点被破坏来固定蛋白结构。
众所周知，离子和分子在蛋白质通道中的传输是维持正常生命活动的必要过程，过量摄入HCHO浸泡的食物将对人类健康构成严重威胁。因此，需要开发一种灵敏的方法用于HCHO的检测。大自然生命体经过长时间的进化，具备高效的化学反应效率，为应用研究的设计提供了众多原始模型。
据麦姆斯咨询介绍，受HCHO诱导蛋白质变性机制的启发，福州大学林振宇教授课题组构建了一种仿生微通道电化学发光（ECL）传感器，用于HCHO的检测，相关成果以“Protein denaturation inspired microchannel-based electrochemiluminescence sensor for formaldehyde detection”为题发表于国际化学权威杂志Biosensors and Bioelectronics。
该研究将乙二胺（EDA）共价键和至羧基功能化的微通道表面，由于EDA上的氨基带正电荷，导致微通道内表面的负电荷密度减小。当目标物HCHO存在时，EDA和HCHO发生席夫碱反应，产生中性产物，导致微通道内表面的负电荷密度增加。对于带负电荷的微通道，对体系施加电压，产生的EOF导致微通道尖端处的离子浓度亏空。因此，随着HCHO浓度的增加，微通道内表面的负电荷密度增加，导致EOF增强，离子电流和ECL信号减弱。通过检测HCHO功能化微通道的ECL信号，可实现HCHO的定量检测。
仿生微通道ECL传感器用于HCHO检测的原理示意图
这种仿生微通道ECL传感器提供的优势包括：首次将微通道ECL传感技术与仿生学相结合，为微通道ECL传感器的发展开辟了新的方向；此外，该成果为HCHO的检测提供了新的技术支撑。
https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116778
延伸阅读：
《环境气体传感器技术及市场-2023版》
电化学发光（ECL）传感器主要通过目标物的识别反应调控工作电极表面发光体的浓度、发光效率、电子流、电子传递效率等来调控体系的ECL信号。在之前的研究中，福州大学林振宇教授课题组首次将微通道技术与ECL技术进行结合，实现了离子电流对ECL信号的直接调控，并将所构建的微通道ECL传感器用于食品污染物和疾病标志物等检测。已有研究为了提高目标物识别反应效率，以电渗流（EOF）为驱动力，诱导目标物富集于微通道尖端处，这一策略显著提高目标物的检测效率。然而，上述应用研究主要以适配体和小分子等反应为模型，形式较为单一，使得微通道ECL传感器的发展受到限制。
甲醛（HCHO）在生物医学、生物化学等领域被广泛使用，例如，HCHO溶液被用来浸泡组织和器官以延长保存周期。然而，一些不法商贩将食物浸泡在HCHO溶液中来延长食物的保质期。其原因在于，HCHO是一种亲核试剂，其与蛋白质上带氨基的成分发生反应形成亚胺，导致蛋白质的重要位点被破坏来固定蛋白结构。
众所周知，离子和分子在蛋白质通道中的传输是维持正常生命活动的必要过程，过量摄入HCHO浸泡的食物将对人类健康构成严重威胁。因此，需要开发一种灵敏的方法用于HCHO的检测。大自然生命体经过长时间的进化，具备高效的化学反应效率，为应用研究的设计提供了众多原始模型。
据麦姆斯咨询介绍，受HCHO诱导蛋白质变性机制的启发，福州大学林振宇教授课题组构建了一种仿生微通道电化学发光（ECL）传感器，用于HCHO的检测，相关成果以“Protein denaturation inspired microchannel-based electrochemiluminescence sensor for formaldehyde detection”为题发表于国际化学权威杂志Biosensors and Bioelectronics。
该研究将乙二胺（EDA）共价键和至羧基功能化的微通道表面，由于EDA上的氨基带正电荷，导致微通道内表面的负电荷密度减小。当目标物HCHO存在时，EDA和HCHO发生席夫碱反应，产生中性产物，导致微通道内表面的负电荷密度增加。对于带负电荷的微通道，对体系施加电压，产生的EOF导致微通道尖端处的离子浓度亏空。因此，随着HCHO浓度的增加，微通道内表面的负电荷密度增加，导致EOF增强，离子电流和ECL信号减弱。通过检测HCHO功能化微通道的ECL信号，可实现HCHO的定量检测。
仿生微通道ECL传感器用于HCHO检测的原理示意图
这种仿生微通道ECL传感器提供的优势包括：首次将微通道ECL传感技术与仿生学相结合，为微通道ECL传感器的发展开辟了新的方向；此外，该成果为HCHO的检测提供了新的技术支撑。
https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116778
延伸阅读：
《环境气体传感器技术及市场-2023版》
