Исследовательская группа под руководством профессора Цзян Чанлуна из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала инновационную двухрежимную сенсорную платформу с использованием наночастиц с апконверсией (UCNP). Эта платформа объединяет флуоресцентные и колориметрические методы, предлагая высокочувствительное и низкочувствительное решение для обнаружения билирубина в сложных биологических образцах.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Analytical Chemistry , предлагают новый технологический подход к ранней диагностике желтухи.
Желтуха является критической проблемой здоровья новорожденных, поражающей 60% новорожденных и способствующей ранней неонатальной смертности. Повышенные уровни свободного билирубина указывают на желтуху, при этом здоровые уровни варьируются от 1,7 мкМ до 10,2 мкМ у здоровых людей. Концентрации ниже 32 мкМ обычно не вызывают классических симптомов. Быстрое и точное определение билирубина у новорожденных имеет решающее значение.
UCNP демонстрируют большой потенциал для обнаружения малых молекул в биологических образцах из-за минимальной фоновой флуоресцентной интерференции. Однако их низкая интенсивность люминесценции ограничивает их эффективность, подчеркивая необходимость зондов UCNP с более высокой интенсивностью излучения для обнаружения билирубина.
Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи применили стратегию легирования ионами цинка для регулирования роста нанокристаллов апконверсии, что повысило эффективность передачи энергии наночастицами и, таким образом, достигло эффективной, высокоинтенсивной апконверсионной люминесценции.
Кроме того, была разработана платформа визуального зондирования с возбуждением апконверсии в ближнем инфракрасном диапазоне 980 нм для обнаружения сывороточного билирубина. Благодаря объединению UCNP с сульфосалициловой кислотой и ионами железа для формирования эффективного апконверсионного нанозонда, были обнаружены изменения флуоресценции и колориметрического градиента в присутствии билирубина, что позволило точно обнаружить билирубин.
Кроме того, исследователи сконструировали портативную сенсорную платформу с использованием технологии 3D-печати. В сочетании с функцией распознавания цвета смартфона это устройство обеспечивает быстрое и удобное решение для клинического тестирования для мониторинга билирубина.
Исследование показывает, что режим флуоресценции датчика достигает предела обнаружения всего 21,4 нМ, что позволяет точно определять билирубин в сложных биологических матрицах.
Это исследование демонстрирует мощное люминесцентное излучение с апконверсией и подчеркивает потенциал ранней диагностики заболеваний посредством высокочувствительного обнаружения биомаркеров.
