工程化Pt-Ni合金珊瑚纳米簇实现高效氧还原：助力基于内源性氧的可持续电化学发光技术在乳腺癌诊断中的应用

《Advanced Functional Materials》：Engineering Pt-Ni Alloy Coral Nanoclusters with Efficient Oxygen Reduction: Enabling Endogenous Oxygen-Mediated Sustainable Electrochemiluminescence for Breast Cancer Diagnosis

Pt-Ni合金珊瑚状纳米簇通过调控前驱体比例和葡萄糖模板浓度制备，酸蚀刻形成Pt外层和Pt-Ni核心结构，产生>1.78%压缩应变，显著提升氧还原反应活性（49.56 mV dec?1 Tafel斜率），增强石墨相氮化碳纳米片的ECL灵敏度14.5倍，维持10分钟以上稳定性，用于乳腺癌HER2蛋白检测及动态追踪。

　　

摘要

在生物医学诊断领域，内源性氧介导的电化学发光（ECL）系统有望避免使用有毒的外源性共反应物，但其性能受到缓慢的氧还原反应（ORR）动力学的限制。这一长期存在的跨学科难题阻碍了ECL技术向超高灵敏度和可持续性方向的发展。本文通过调节Pt/Ni前驱体比例和葡萄糖模板浓度，制备了类似珊瑚结构的Pt-Ni合金纳米簇。酸蚀处理在残留的Pt-Ni核心表面形成了一层薄薄的Pt层，引入了超过1.78%的界面压缩应变。这种层次结构协同了配体效应和应变效应，实现了四电子氧还原反应（ORR），其Tafel斜率为49.56 mV dec^?1，优于商用Pt/C催化剂。理论计算证实，该设计通过调整电子分布，降低了d带中心能量并减弱了氧的吸附能，从而提升了ORR活性。以溶解氧作为共反应物时，这种基于Pt的催化剂使石墨碳氮化物纳米片的ECL发射强度提高了14.5倍，并且稳定性可维持超过10分钟，为通过HER2蛋白和BT-474细胞进行乳腺癌诊断提供了ECL平台。该催化剂能够区分HER2阳性样本和阴性样本，监测不同细胞系中的HER2表达情况，并动态追踪表达变化。这项工作不仅克服了ORR反应的瓶颈，还开发出了高性能、环保的ECL催化剂，进一步推动了内源性氧介导的ECL技术在精准肿瘤学中的应用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。