Nano Res.[探测]│陈学元课题组:基于稀土核苷酸自组装纳米探针的碱性磷酸酶时间分辨荧光检测
日期：
2023-07-26
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癌症等重大疾病严重危害人类健康。如何将重大疾病防患于未然是目前临床研究亟待解决的关键问题，这就对疾病标志物的早期精准检测提出了极高的要求。在酶类疾病标志物中，碱性磷酸酶（ALP）通常被认为与几种疾病相关，如恶性肿瘤、淋巴瘤、骨异常、糖尿病和胆道梗阻等。某些人类恶性肿瘤细胞系会呈现ALP过表达的现象，使得ALP成为癌症诊断的重要标志物之一。ALP的体外检测对于肿瘤早期诊断、病情监控以及药物研发具有重要作用。然而，传统ALP响应型纳米材料如有机分子、量子点、金属簇、有机-无机复合物等存在生物毒性大、水相尺寸和形态不可控、易团聚沉淀、生物背景干扰和低光学稳定性等瓶颈问题，从根本上阻碍了它们在临床检测中的实际应用。因此，开发生物水相检测体系中高光稳定性、无生物背景干扰、粒径均一且单分散性优异的新型ALP响应型生物探针，对疾病标志物的可靠精准检测以及实际生物医学应用等方面具有重要意义。中国科学院福建物质结构研究所陈学元课题组利用“纳米胶束反应器”的新型合成策略，成功构筑了一种水相体系中单分散性和粒径均匀性优异的稀土-核苷酸自组装纳米探针(ATP-Ln LNNPs)，并实现了复杂生物体系中ALP的高灵敏、可靠精准检测。该团队选取富含磷酸基团的三磷酸腺苷（ATP）分子作为ALP响应分子，令其与镧系离子Ln3+在胶束纳米反应器中自发配位组装，从而有效克服了多磷酸配体ATP与稀土离子Ln3+的无序交联导致的絮凝沉淀或团聚、形貌尺寸不可控等瓶颈难题。进一步地，选取Ce3+和Tb3+两种镧系离子作为配位节点构筑ATP-Ce/Tb LNNPs。当暴露于含有ALP的复杂生物介质时，该探针的ATP多磷酸盐骨架可以被ALP特异性切割，导致纳米探针的结构坍塌并阻断Ce3+→Tb3+的能量传递，从而造成Tb3+荧光猝灭。利用ALP的特异响应性并结合时间分辨技术，ATP-Ce/Tb LNNPs纳米探针可以实现ALP的高灵敏特异定量分析，其检测限LOD值低至0.5 U/L。此外，该团队进一步验证了定性和定量分析临床血清样本和肿瘤细胞中ALP测定的准确性和可靠性，从而证实了该纳米探针对复杂生物体系中ALP的高灵敏特异性检测的可信性与实用性。
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