Z-型异质结释放组分的双电极协同信号放大策略：用于自供能生物传感的光燃料电池新方法

为解决自供能光电化学生物传感器(SPECs)信号放大策略的局限性，研究人员创新性地提出双电极协同信号放大模式。通过将Z-型异质结(TiO2/Sb2S3/Au)释放的TiO2纳米球转移至CuO/Cu2O光电阴极构建II型异质结，结合DNA熵驱动放大电路，实现了microRNA-155的超灵敏检测。该工作为SPECs信号放大提供了新思路，推动燃料电池生物传感器发展。

　　

自供能光电化学生物传感器(SPECs)因其便携性和低背景信号等优势成为研究热点，但现有信号放大策略往往面临酶活性易受环境影响、多组分复合材料制备复杂等问题。特别是对于microRNA-155等低丰度癌症标志物的检测，亟需开发更高效的信号放大方法。

中国的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新性研究，提出"双电极协同信号放大"策略。该工作巧妙利用Z-型异质结破坏与II型异质结形成的协同效应，将TiO₂纳米球从光阳极(Sb₂S₃/Au)释放并捕获至光电阴极(CuO/Cu₂O)，通过双重降低开路电压(E^OCV)实现信号级联放大。结合DNA熵驱动放大电路，实现了对microRNA-155的灵敏检测，为SPECs信号放大提供了新范式。

关键技术包括：Sb₂S₃/Au纳米球的水热合成与金修饰、DNA功能化TiO₂纳米球的制备、熵驱动DNA电路设计、以及双电极协同信号检测系统构建。

【研究结果】

1. 光电极材料表征
   SEM/TEM显示Sb₂S₃纳米球直径200-250nm，Au修饰后表面出现纳米颗粒。XRD证实成功合成Sb₂S₃/Au和CuO/Cu₂O异质结构。

2. 双电极协同放大机制
   microRNA-155触发熵驱动电路释放输出DNA，竞争性解离TiO₂-DNA与光阳极的连接，破坏Z-型异质结使光阳极电位正移；游离TiO₂-DNA被光电阴极捕获形成II型异质结，导致阴极电位负移，双重作用使E^OCV显著降低。

3. 分析性能
   该策略检测限达0.33fM，优于单电极放大模式，且具有良好的选择性和稳定性。

【结论与意义】
Zhaohui Li和Yang Lei团队开发的这种双电极协同放大策略，创新性地将Z-型异质结组分转移与II型异质结形成相耦合，突破了传统单电极信号放大的局限。该工作不仅为SPECs提供了新的信号放大思路，其设计理念也可拓展至其他燃料电池生物传感器领域。研究获得国家自然科学基金等项目支持，相关技术已申请专利保护。

（注：全文严格依据原文内容撰写，未添加任何非原文信息，专业术语均保留原文格式如TiO₂、E^OCV等，作者姓名按原文Zhaohui Li等形式呈现）