双酶-核壳结构的纳米粒子在ATP-H2O2原位顺序检测及成像中的应用

Smallnana复杂生物样品中的多种指示性分子和生物标记物的检测在疾病诊断和临床治疗中具有十分重要的作用。然而,目前常用的分步检测往往需要重复采样和样品预处理,采样的误差会导致检测结果的准确性低,样品预处理耗时费力。因此,构建背景低,无光漂白效应的新型检测方法,实现同一复杂生物样品中多种待测样品无干扰的原位顺序检测是十分必要的。化学发光是物质在化学反应过程中,释放的能量被某物质分子吸收并跃迁至激发态,由激发态返回基态时伴随的光辐射现象。化学发光过程由于没有激发光的参与,有效解决了由于背景干扰造成的灵敏度低的问题,同时避免了光毒性和光漂白效应。

近期,北京师范大学那娜教授课题组,合成了一种环境友好的双功能核壳纳米粒子(HRP-SiO2@FFLuc NPs),并基于化学发光实现了同一生物样品中ATP-H2O2的原位顺序检测和成像。该核壳结构的纳米粒子的核是以SiO2为主要基体合成的,其主要成分是辣根过氧化物酶(HRP);纳米壳的主要成分是萤火虫荧光素酶(FFLuc)。在弱酸性环境中(如肿瘤组织和细胞),位于SiO2核外部和内部的双酶FFLuc和HRP随着SiO2核的破碎依次暴露在检测体系中,通过两个有时间间隔的酶催化化学发光反应,实现了对ATP和H2O2的原位顺序检测,ATP和H2O2的检测范围可分别为1 nM-1 μM和0.1-30 μM。这种基于化学发光的检测方法由于低背景,相互间无干扰,对多种物质的原位顺序检测具有高灵敏度和高选择性,并且纳米颗粒合成简单、具有良好的生物相容性,没有光毒性和光漂白的缺点,在临床诊断和疾病治疗中具有潜在的应用价值。

相关论文发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201601571)上。