抗坏血酸原位诱导的荧光信号传导用于通用型酶联免疫传感平台的构建

注：文末有通讯联系人简介及本文作者科研思路分析

时至今日，癌症依然是威胁人类生命健康的世界性难题。探索、构建用于癌症生物标志物的灵敏、选择性检测方法，对其早期诊断、治疗和管理具有非常重要的意义。常用的荧光信号传导主要以贵金属纳米簇、碳量子点等自身的荧光及纳米材料催化的荧光反应为信号输出，它们普遍存在制备及信号传导复杂、成本高等制约因素。因此，大量研究工作者者致力于开发高效、特异的荧光反应，以期获得更好的分析性能。

图1.（A）AA诱导荧光反应产生羟基自由基的电子顺磁共振图。（B）AA诱导产生2-羟基对苯二甲酸的质谱图。（C）AA诱导产生荧光反应的机理图。图片来源：Anal. Chem.

近日，中国科学院长春应用化学研究所汪尔康院士及李敬研究员通过简单控制温度首次揭示了对苯二甲酸与抗坏血酸(AA)之间的强荧光发射反应，并利用电子顺磁共振和质谱技术对其形成机理进行了详细的表征。实验结果表明在温度调控及氧气参与下，抗坏血酸的存在会诱导羟基自由基的产生，从而被对苯二甲酸捕获，产生荧光产物2-羟基对苯二甲酸（图1）。而且这种荧光反应对AA表现出高的特异性，当用l-抗坏血酸2-磷酸三钠盐（AA2P）代替AA时，无法产生荧光信号。基于AA特异的荧光信号传导，结合碱性磷酸酶(ALP)将AA2P转化为AA水解反应，利用ALP标记的酶联免疫技术，开发了一种灵敏、高选择性的、简易的分析传感平台用于癌胚抗原（CEA）的分析（图2），该平台具有普适性可以用于其他癌症生物标志物的分析。

图2. 该荧光传感平台检测CEA的示意图。图片来源: Anal. Chem.

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是中国科学技术大学长春应化所博士研究生范永超。

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In Situ Fluorogenic Reaction Generated via Ascorbic Acid for the Construction of Universal Sensing Platform

Yongchao Fan, Mengmeng Lv, Yuan Xue, Jing Li,* and Erkang Wang*

Anal. Chem., 2021, 93, 6873–6880, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00967

汪尔康院士简介

汪尔康，中国科学院长春应化所研究员，1991年当选为中国科学院院士。1993当选为第三世界科学院院士。曾任中科院长春应用化学研究所所长。主要从事电分析化学与电化学，环境与生命科学分析，生物电化学，生物化学和物理等科学研究。发表SCI收录论文1000多篇，总引5万2千多次。H指数106（ 中国大陆h指数大于100共有12名），在2014、2015、2016、2017、2018、2019、2020年连续七次获得化学领域汤森路透全球高被引科学家奖。

李敬研究员简介

李敬，中国科学院长春应化所研究员，主要从事发展灵敏、便携、通量体外检测平台。2016年获领域高端会议颁发的优秀青年科学家奖，2020年入选中科院青促会优秀会员，任《分析化学》青年编委， 近五年，以第一及通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等期刊发表文章50余篇，其中IF>10文章10篇，分析领域权威杂志Anal. Chem.发表文章16篇，撰写外文专著章节一章，H指数35。

https://www.x-mol.com/university/faculty/15779 

科研思路分析

Q：这项研究最初的研究目的？或者说想法是怎么产生的？

A：如上所述，我们课题组致力于各种癌症标记物(如CEA, cTnI, AFP)的荧光比色、电化学发光的检测。目前研究最多的荧光传感是利用荧光纳米材料自身的荧光信号或者纳米催化荧光反应来实现平台荧光信号的开启或猝灭。这些纳米材料的引入往往会增加实验的成本与体系的复杂度，同时材料的回收再利用也会产生相应的成本。因此我们就想开发一种简易、便捷的无需纳米材料参与的荧光特异识别反应以实现这些癌症标记物的通用检测。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：本项研究中最大的挑战是如何产生高效特异识别的荧光信号并将其与传统的酶联免疫技术结合构筑一种全新的碱性磷酸酶的荧光酶联免疫吸附平台实现各种癌症疾病的前期诊断。在这个过程中，我们团队在免疫结合方面的经验积累起了至关重要的作用。