分析将上转换材料用于癌症早期诊断的光

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太阳光谱中约50%分布在红外光波段，对于这种绿色可再生能源，将长波光转换为短波的上转换材料提供了一种很好的利用思路。然而如何提高它的光利用率，以及如何拓展其应用范围推动着人们的深入研究。近日，福州大学的唐点平团队设计了一种基于近红外光激发双核-壳型上转换材料的光电化学及生物免疫传感新方法。

上转换材料近年来的应用越来越广泛，比如光动力治疗、生物医学成像等，它的激发光基本分布在近红外区域。应用上转换材料的传感体系通常具有低生物毒害性、低光腐蚀性、高稳定性以及高穿透能力等优点。更重要的，红外光在太阳光谱中占据大部分，这种材料的应用将对更有效利用太阳光起到极大的促进作用。目前将上转换材料用于光电化学及生物免疫传感的还很少，尤其还要保证高的检测灵敏度，这就需要在上转换材料和半导体材料的结合模式上设计可行方案，并且要兼顾光吸收、光辐射等步骤对光的有效利用率。

福州大学团队设计构建的应用双核-壳上转换材料的体系很好的解决了上述问题，将金(Au)纳米粒子作为新核，嵌入到上转换纳米粒子（UCNP）核和硫化镉（CdS）半导体壳之间，通过金纳米粒子的等离子共振（SPR）效应，有效的提高近红外光的利用率；另外通过荧光共振能量转移（FRET）和等离子体共振能量转移（PRET）过程，将金纳米粒子作为光能收集器和光能继电器传把上转换发光输给半导体硫化镉，保证了上转换发光到半导体吸收的有效过程。

此外，他们将葡萄糖氧化酶（GOx）和二抗共同标记在金纳米粒子上，通过夹心型免疫反应来催化底物葡萄糖产生双氧水，以捕获半导体上的空穴，促进电子-空穴对分离来扩增光电信号，从而达到高灵敏检测癌症标志物的目的。以甲胎蛋白为例，这种检测方法的检测限达到5.3pgmL-1（线性范围为0.01~40ngmL-1），同时具有很好的稳定性和重现性，在同样检测条件下检测人体血清实际样本，与商用试剂盒的结果相符合，方法准确性良好。

作者指出此体系可以延伸到其它目标物（如黄曲霉毒素）的检测，或者单独检测酶活性、检测葡萄糖浓度等体系中。另外，由于近红外光的强穿透能力和低生物损伤性能，可以将更多的生物反应或体系直接与光电反应体系结合，达到简化实验架构、快速检测、准确检测的目的。

这一成果近期发表在AnalyticalChemistry上，文章的第一作者是福州大学的硕士研究生罗钟彬，通讯作者是福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室的唐点平教授。

该论文作者为：ZhongbinLuo,LijiaZhang,RuijinZeng,LingshanSu,DianpingTang

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