摘要
在生物系统中，存在着种类繁多的生物小分子。它们在血液中的含量对保障人体的正常运转起着很大的作用。基于上转换纳米粒子（UCNPs）的内滤效应（IFE）不需要猝灭剂和UCNPs之间共价连接，极大地简化了检测步骤，已成为开发和设计新型生物传感方法的一种有效策略。但一般的猝灭剂很难猝灭基于IFE的UCNPs的荧光，导致检测灵敏度相对不高。基于此，本研究采用溶剂热法配合表面改性制备了两种亲水性核壳UCNPs，并与几种提高基于UCNPs的IFE检测灵敏度的策略联用，用于葡萄糖和谷胱甘肽（GSH）的高灵敏检测。主要研究内容如下： （1）基于IFE原理构建了对苯二胺（PPD）氧化产物PPDox和NaYF4∶Yb/Er@NaYF4UCNPs组成的荧光比色双模式高灵敏检测过氧化氢（H2O2）和葡萄糖传感平台。葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）催化作用下产生H2O2，H2O2在辣根过氧化物酶（HRP）作用下可以将PPD氧化为其氧化产物PPDox，PPDox作为一种高效猝灭剂可显著猝灭UCNPs的绿色光。在最佳实验条件下，荧光法检测H2O2和葡萄糖的线性范围分别为2.5-50和5-80μM，检出限（LOD）分别为0.32和0.83μM。该传感平台应用于实际血清样品中葡萄糖的检测，检测结果与市售血糖仪接近，表明该传感平台具有临床诊断的应用潜力。 （2）采用溶剂热法合成亮红色核壳NaErF4∶Tm@NaGdF4∶YbUCNPs。利用TEM、XRD、和荧光光谱仪等对其进行形貌、尺寸、结构、发光性能等进行表征，并通过改变OA/ODE的配比和反应时间，探究其对核壳纳米粒子的形貌、结构和发光性能的影响。结果表明，OA/ODE配比为10.5∶10.5和反应时间为1.5h时，制备的UCNPs分散均匀、结晶度高且具有优异的单波段亮红色发光。将其应用在传感系统实际样品检测时有望提高灵敏度。 （3）结合亮红色NaErF4∶Tm@NaGdF4∶YbUCNPs与3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）的氧化产物oxTMB之间IFE原理和酶控循环信号放大策略构建了一种高灵敏的荧光比色双模式检测葡萄糖和GSH传感平台。GOx水解葡萄糖产生H2O2，H2O2与Fe2+发生芬顿反应生成氧化性更强的Fe3+和羟基自由基（·OH），Fe3+和·OH都可以氧化TMB为oxTMB。同时Fe3+氧化TMB后新生成的Fe2+可循环用于oxTMB的产生。oxTMB可以显著猝灭UCNPs的红色光。而GSH加入后能与TMB竞争，且能将oxTMB再还原为TMB导致红色光恢复。在最佳实验条件下，荧光法检测葡萄糖在0.2-1.5和5-200μM范围内线性相关，LOD为0.03μM，GSH在0.5-100μM范围内线性相关，LOD为0.075μM。基于该策略检测人血清样品中葡萄糖和GSH，其检测结果与商业血糖仪及商用GSH检测试剂盒结果接近，表明该方法在生物医学分析中具有很大的应用潜力。
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