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Combining electrochemiluminescence detection with aptamer-gated indicator releasing mesoporous nanoparticles enables ppt sensitivity for strip-based rapid tests

  • The combination of electrogenerated chemiluminescence (ECL) and aptamer-gated indicator delivering (gAID) magnetic mesoporous silica nanoparticles embedded into glass fibre paper functionalised with poly(ethyleneglycol) and N-(3-triethoxysilylpropyl)diethanolamine allowed the development of a rapid test that detects penicillin directly in diluted milk down to 50 ± 9 ppt in <5 min. Covalent attachment of the aptamer ‘cap’ to the silica scaffold enabled pore closure through non-covalent electrostatic interactions with surface amino groups, while binding of penicillin led to a folding-up of the aptamer thus releasing the ECL reporter Ru(bpy)32+ previously loaded into the material and letting it be detected after lateral flow by a smartphone camera upon electrochemical excitation with a screen printed electrode inserted into a 3D-printed holder. The approach is simple, generic and presents advantages with respect to sensitivity, measurement uncertainty and robustness compared withThe combination of electrogenerated chemiluminescence (ECL) and aptamer-gated indicator delivering (gAID) magnetic mesoporous silica nanoparticles embedded into glass fibre paper functionalised with poly(ethyleneglycol) and N-(3-triethoxysilylpropyl)diethanolamine allowed the development of a rapid test that detects penicillin directly in diluted milk down to 50 ± 9 ppt in <5 min. Covalent attachment of the aptamer ‘cap’ to the silica scaffold enabled pore closure through non-covalent electrostatic interactions with surface amino groups, while binding of penicillin led to a folding-up of the aptamer thus releasing the ECL reporter Ru(bpy)32+ previously loaded into the material and letting it be detected after lateral flow by a smartphone camera upon electrochemical excitation with a screen printed electrode inserted into a 3D-printed holder. The approach is simple, generic and presents advantages with respect to sensitivity, measurement uncertainty and robustness compared with conventional fluorescence or electrochemical detection, especially for point-of-need analyses of challenging matrices and analytes at ultra-trace levels.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Estela Climent TerolORCiD, Knut RurackORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Angewandte Chemie - International Edition
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.9 Chemische und optische Sensorik
Verlag:Wiley-VCH
Verlagsort:Weinheim
Aufsatznummer:202110744
Erste Seite:1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Electrochemiluminiscence; Hybrid materials; Penicillin; Signal amplification; Test strip analysis
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1002/anie.202110744
ISSN:1433-7851
ISSN:1521-3773
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:06.10.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:02.12.2021
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