Research Advances in Vertically-ordered Mesoporous Silica Films for Electrochemiluminescence Biosensing

doi:10.7503/cjcu20260052

Abstract

Abstract:

Electrochemiluminescence（ECL） biosensing technology demonstrates significant potential in biomedical analysis and clinical diagnosis due to its high sensitivity， low background signal， and excellent controllability. However， traditional materials commonly encountered problems such as easy leakage of signal molecules， insufficient anti-biocontamination ability， and limited signal amplification capacity for trace target substances during ECL biosensing interface assembly. The vertically-ordered mesoporous silica film（VMSF）， as a novel nanostructured material， offers an ideal interface for constructing a new generation of high-performance ECL biosensing by virtue of its highly ordered， vertically arranged nano-channel structure， unique size sieving effect， charge selectivity， high specific surface area， and facile modifiability. This review comprehensively outlines the structural characteristics and preparation methods of VMSF， and the functionalization assembly strategies of VMSF interface in ECL biosensing. Then， the latest application progress of VMSF in the detection of small molecules， tumor markers， nucleic acids， drugs， and cells is systematically summarized. Finally， current challenges and future research directions are discussed， aiming to provide insightful perspectives for the rational design of ECL biosensing based on VMSF.

Key words: Vertically-ordered mesoporous silica film（VMSF）, Biosensing, Electrochemiluminescence（ECL）, Nanochannels

CLC Number:

O657.1

TrendMD:

LI Weixin, ZENG Yulan, PENG Zhihong, CHEN Zhanfei, LI Jinqiu, CHEN Zhonghui, LIN Zhenyu. Research Advances in Vertically-ordered Mesoporous Silica Films for Electrochemiluminescence Biosensing[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(6): 20260052.

Figures/Tables 11

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Item	EASA Method	Stöber Solution Growth Method	Two⁃Phase Stratification Method
Core principle	Through electrochemical reactions， the interface has been rapid condensation and self⁃assembly.	Slow growth directed by template molecules in solution.	Utilizing the interface between the two phases to guide self⁃assembly.
Advantages	1. Fast synthesis rate（from seconds to minutes）； 2. High degree of orderliness， and with a regular and neat structure； 3. Easy process control（via potential or current）； 4. Suitable for conductive substrates with complex shapes.	1. Suitable for scalable batch production； 2. Relatively good reproducibility； 3. Applicable to non⁃conductive substrates and conductive substrates.	1. Wide tunable pore⁃size range； 2. Capable of preparing ultrathin （ca. 50 nm） and uniform films； 3. Great potential for size⁃selective separation.
Disadvantages	1. Limited to conductive substrates； 2. The control range of the film thickness is relatively narrow.	1. Long growth period； 2. The degree of orderliness of the pore channels is relatively low.	1. Complex process； 2. The process for large⁃scale production is not yet mature.
Synthesis rate	Fast	Slow	Moderate
Applicable scenarios	Rapid preparation in the laboratory； construction of high⁃performance electrochemical or ECL sensors.	Large⁃scale， and uniform production	Applications that require precise control of the pore size， such as large molecule separation and advanced separation membranes.

Item	EASA Method	Stöber Solution Growth Method	Two⁃Phase Stratification Method
Core principle	Through electrochemical reactions， the interface has been rapid condensation and self⁃assembly.	Slow growth directed by template molecules in solution.	Utilizing the interface between the two phases to guide self⁃assembly.
Advantages	1. Fast synthesis rate（from seconds to minutes）； 2. High degree of orderliness， and with a regular and neat structure； 3. Easy process control（via potential or current）； 4. Suitable for conductive substrates with complex shapes.	1. Suitable for scalable batch production； 2. Relatively good reproducibility； 3. Applicable to non⁃conductive substrates and conductive substrates.	1. Wide tunable pore⁃size range； 2. Capable of preparing ultrathin （ca. 50 nm） and uniform films； 3. Great potential for size⁃selective separation.
Disadvantages	1. Limited to conductive substrates； 2. The control range of the film thickness is relatively narrow.	1. Long growth period； 2. The degree of orderliness of the pore channels is relatively low.	1. Complex process； 2. The process for large⁃scale production is not yet mature.
Synthesis rate	Fast	Slow	Moderate
Applicable scenarios	Rapid preparation in the laboratory； construction of high⁃performance electrochemical or ECL sensors.	Large⁃scale， and uniform production	Applications that require precise control of the pore size， such as large molecule separation and advanced separation membranes.