研究背景
具有高活性位點和高比表面積的氧缺陷氧化鎢（WO3-x）納米點被廣泛應用於太陽能電池、電致變色器件、光催化、超級電容器等多個領域。通常情況下，納米點材料可以通過剝離體相材料得到納米片、繼而化學剪裁納米片製得；然而，由於氧化鎢層間以共價作用連接，無法採用常用的剝離法獲得納米片，使得該策略無法應用於WO3-x納米點的製備。目前WO3-x納米點大多通過WCl6作為反應原料製備；然而WCl6極易水解，反應過程中必須保證絕對無水條件，而且所合成的WO3-x納米點水溶性低。不僅如此，為了控制合成過程中納米點的結構、限制其各向異性生長，通常需要用長鏈烷基胺或烷基酸作為其保護劑，這使得所得到的氧化鎢納米點電子傳遞緩慢。因此，探索合成高質量WO3-x納米點的有效途徑，同時避免使用不穩定反應前驅物、昂貴的反應設備和複雜的合成過程仍然是一個挑戰。
圖1. WO3-x納米點的合成和性能示意圖
成果簡介
近日，東南大學沈豔飛教授課題組提出以WS2粉末為前驅物，通過超聲剝離和溫和的化學轉化過程成功合成了WO3-x納米點，克服了以往合成中反應前驅物不穩定、反應設備昂貴、合成過程複雜、產物電子傳遞性能不佳等問題，所製備的WO3-x納米點具有無配體、水溶性好和氧缺陷易調控等優點。
電化學發光（ECL）檢測由於其靈敏度高、成本低、設備簡單等優點而被廣泛用於臨床檢驗。三聯吡啶釕（Ru(bpy)32+）及其衍生物是目前臨床檢驗中最常用的ECL發光體。然而，作為目前Ru(bpy)32+發光體唯一的商業化共反應劑，三丙胺（TPrA）仍存在生物毒性高和背景信號強等問題。針對這一問題，基於所合成的WO3-x納米點特性，該課題組提出將WO3-x納米點用作新型綠色共反應劑，不僅動物毒性比TPrA低約300倍，與Ru(bpy)32+聯用的ECL效率還可與TPrA標杆體系相媲美。機理研究顯示，WO3-x納米點的氧缺陷態和其表面的羥基在增強ECL強度中起到了關鍵作用。基於此，該研究進一步構建了用於檢測全血樣本的循環腫瘤細胞傳感器，克服了臨床商業化細胞儀僅能分析血清樣品的短板。
該工作不僅為合成具有獨特結構和優異性能的WO3-x納米點開闢了一條新途徑，而且還將推動WO3-x納米點在臨床診斷中的應用。這一成果近期發表在Angew. Chem. Int. Ed.上，東南大學博士生潘登、房正鄒和楊二利為本文的共同第一作者，沈豔飛教授為論文唯一通訊作者。
文獻連結：
Facile Preparation of WO3-xDots with Remarkably Low Toxicity and Uncompromised Activity as Coreactants for Clinic Electrochemiluminescent Diagnosis
Deng Pan, Zhengzou Fang, Erli Yang, Zhenqiang Ning, Qing Zhou, Kaiyang Chen, Yongjun Zheng, Yuanjian Zhang, Yanfei Shen
Angew. Chem. Int. Ed.,2020, DOI: 10.1002/anie.202007451
沈豔飛簡介
於2002年和2007年先後在南京師範大學和中科院長春應用化學研究所獲學士和博士學位，2008年-2012年先後在德國馬普膠體界面研究所和日本物質材料研究所從事科學研究任博士後和JSPS研究員，2013年受聘東南大學醫學院任教授、博士生導師。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Anal. Chem.等期刊發表SCI論文100餘篇，所發表論文被SCI期刊論文引用3000餘次，H-index 32。曾入選江蘇省「六大人才高峰」第十一批高層次人才，並獲江蘇省優秀青年基金資助。
研究領域：納米生物技術與臨床診斷