近期，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件研究部蒋长龙研究员团队在可视化荧光检测方面取得新进展。该团队设计了一种基于上转换纳米颗粒的双模态传感平台，结合荧光和比色法，能够在复杂生物样本中实现高灵敏度、低检测限的胆红素检测。通过与智能手机的颜色识别功能相结合，该平台提供了便捷、快速的临床检测方案。相关研究成果已发表于Analytical Chemistry，为早期黄疸诊断提供了新的技术途径。

黄疸是一个重要的健康问题，尤其是在新生儿中。它是新生儿早期死亡的主要原因之一，会影响 60% 的新生儿。游离胆红素水平过高通常表明黄疸的存在。胆红素是血清素分解代谢过程中形成的降解产物。在健康个体中，血液中的游离胆红素水平一般在1.7 μM至 10.2 μM 之间。在黄疸情况下，胆红素水平异常升高，但如果浓度低于32 μM，则不会在患者中表现出典型的黄疸症状。因此，快速、准确地检测新生儿和黄疸患者血清中的胆红素十分必要。

上转换纳米粒子（UCNPs）由于其出色的消除背景荧光干扰能力，更适合检测复杂生物样品中的小分子。然而，UCNP 固有的低发光强度及量子产率限制了其上转换发射强度，从而限制了它在生物检测中的应用。因此，开发具有高发射强度的 UCNP 荧光探针对于及时检测游离胆红素至关重要。

鉴于此，研究团队采用锌离子掺杂策略调控上转换纳米晶的生长，提高了纳米颗粒的能量转移效率，从而实现了纳米粒子的高效高强度上转换发光。进一步通过将 UCNP与磺基水杨酸和铁离子结合形成高效的上转换纳米探针，构建了用于血清胆红素检测的 980 nm 近红外激发上转换视觉传感平台，可以在胆红素的存在下观察到荧光和比色梯度变化，从而实现对胆红素的精准检测。此外，研究团队还通过3D打印技术构建了便携式传感平台。

研究结果表明传感器荧光模式下的检测限低至 21.4 nM，可准确检测复杂生物基质中的胆红素。该研究探索出强烈的上转换发光发射，实现血清胆红素的高灵敏检测，在通过高灵敏度生物标志物检测进行疾病早期诊断方面具有应用潜力。

上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、安徽省自然科学基金的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.4c05839

图1. 锌离子调控前后上转换纳米粒子的晶格、晶相及荧光强度的变化。

图2. 用于胆红素检测的上转换纳米荧光传感器传感机制示意图。