科研动态 | 田甘教授团队在基于等离激元纳米酶的生物传感领域取得新进展

发布时间:2025年7月4日

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近日,金凤实验室田甘教授团队与重庆大学药学院何玲副教授团队合作,在国际期刊Journal of Colloid and Interface Science(中科院大类一区TOP期刊,影响因子:9.7)上发表了题为“Triple-synergistic hollow AuAg@CeO2plasmonic nanozymes enable rapid alkaline phosphatase detection via smartphone-integrated dual-mode biosensing”的研究性论文。科研团队谭娟研究实习员为论文第一作者,金凤实验室为论文第一通讯单位。

碱性磷酸酶(ALP)是一种广泛分布于人体组织(如肝脏、骨骼、肾脏和肠道)的重要水解酶,其活性水平与肝胆疾病(如胆汁淤积、肝炎和肝硬化)和骨骼疾病(如骨软化和佩吉特病)密切相关,是临床诊断中的关键生物标志物。然而,传统的ALP检测方法通常依赖复杂仪器和繁琐操作,存在灵敏度不足、易受样本基质干扰等局限性,难以满足大规模筛查和实时监测的需求。因此开发一种快速、经济高效、超灵敏的ALP测定传感策略具有重要意义。

该研究设计并合成了一种近红外光响应的AuAg@CeO2等离激元纳米酶,基于其等离激元增强的类过氧化物酶活性,构建了一种双信号检测疾病标志物ALP含量的新方法,并应用于临床血清、尿样的检测。该中空纳米结构通过多尺度光散射增强近红外光子捕获,而AuAg-CeO2异质结可实现定向电荷转移。ALP介导的抗坏血酸生成触发级联机制:(1)等离子体热电子再生CeO2氧空位以优化H2O2吸附;(2)光热活化促进H2O2解离;(3)局域表面等离激元共振(LSPR)加速界面电子动力学。这种协同效应使其类过氧化物酶活性显著提升,仅需10分钟即可实现纳摩尔级ALP检测灵敏度——较商业试剂盒提升100倍。基于智能手机的集成化比色双模式分析可实现ALP定量的交叉验证(基质干扰<10%),人体样本验证显示回收率达94.8-105.4%。通过解析结构-LSPR-活性关联,本研究为精准医疗开创了自适应纳米酶设计与智能诊断平台,弥补了即时检测与早期疾病监测的关键技术缺口。

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▲近红外光激发下AuAg@CeO2纳米酶增强类过氧化物酶活性机制及其作为ALP可视化检测探针的示意图

Journal of Colloid and Interface Science 由Elsevier出版社出版,聚焦胶体科学与界面科学领域,涵盖纳米材料、表面化学、生物胶体、分散体系等多学科方向,内容兼顾基础理论研究与应用创新(如能源、环境、生物医学中的界面现象)。期刊最新影响因子约为9.7,在JCR分区中为Q1区,中科院最新升级版大类材料科学位于1区,是全球该领域科研人员发表前沿成果的权威平台。


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https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138272