近日,淮北师范大学物理与电子信息学院朱佳伟指导的学生团队在中科分一区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》发表研究成果,成功开发出无背景干扰的双信号输出智能水凝胶纳米传感器,可对血清中的过氧化氢酶(CAT)进行高灵敏度检测,为相关疾病的诊断和监测提供了新的技术手段。团队成员郭文帅、李康冉、常彩蝶作为核心研究人员,在传感器设计、实验验证和应用测试等方面发挥了重要作用。
过氧化氢酶是生物体中的一种关键末端氧化酶,其浓度异常与糖尿病、癌症等多种疾病密切相关。目前常用的检测方法存在背景荧光高、检测信号单一等问题。针对这些挑战,学生团队创新性地将上转换纳米探针嵌入聚丙烯酰胺水凝胶基质中,构建了一种兼具发光和比色双信号输出的纳米传感器。
在研究过程中,郭文帅带领团队设计了传感器的检测机制:利用亚铁离子与过氧化氢的芬顿反应,导致中性红褪色并恢复上转换绿色荧光,而 CAT 的存在会通过酶促反应分解过氧化氢,抑制芬顿反应,使中性红保持稳定并淬灭绿色荧光。通过整合上转换发光和比色信号,实现了对 CAT 浓度的双信号分析。
“学生们在实验中展现出了很强的创新能力和解决问题的能力,从纳米探针的设计到便携式平台的开发,他们的努力是这项研究取得成功的关键。” 朱佳伟表示。该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持,未来团队将进一步拓展该技术在其他生物标志物检测中的应用,为疾病的早期诊断和治疗提供更多帮助。
图1.基于上转换探针的水凝胶传感器的设计制备及其传感响应机制。
图2. 构建便携式传感平台用于精准检测CAT。
