基于AIE纳米酶的长持续化学发光和荧光技术用于病原菌的POCT检测

病原菌广泛分布于各种环境中，严重威胁人类健康。传统检测方法所需设备复杂且操作繁琐，不利于即时检验。本文提出了一种基于聚集诱导发光（aggregation-inducedemission, AIE）纳米酶的新型长效化学发光（chemiluminescence, CL）和荧光检测平台，用于病原菌的即时检验（Point-of caretesting, POCT）。新型AIE分子具有类似氧化酶的特性（AIE酶），可在无H2O2的情况下激发发光酚（luminol, LUM）持续发光，这是由于AIE酶与LUM之间的发生了循环能量转移，进而催化了发光酚的CL。在荧光共振能量转移机制的基础上，进一步开发了荧光光谱系统，用于构建检测病原菌的比率生物传感器。

检测探针的制备

1. AIE分子的合成：

通过McMurry反应、Suzuki-Miyaura偶联反应和Knoevenagel缩合反应合成AIE分子。这些分子具有类氧化酶特性，能够在无H₂O₂的情况下触发强烈的CL反应。

2. 纳米颗粒制备：采用纳米沉淀法制备DSPE-AIE纳米颗粒。使用透射电子显微镜和荧光光谱对纳米颗粒进行表征，以确认其形貌和光学性能。

3. CL检测：使用多功能CL分析仪记录AIE酶/LUM和AIE酶/LUM/FL系统的CL响应。开发基于智能手机的便携式分析仪，用于实际样品中细菌的定量检测。

ATP触发细菌检测纳米平台示意图

利用ZIF-8作为载体，将FL封装其中，形成ZIF@FL复合物。细菌释放的ATP触发ZIF-8降解，释放FL，与AIE酶/LUM系统发生CRET反应，实现比率型检测。

图1. 内置智能手机便携式设备构造^[1]

细菌检测结果

实验结果显示，传感器的绿色/蓝色（G/B）比值与细菌浓度呈线性关系，检测限为1.74 CFU/mL。该传感器在自来水和尿液等实际样品中的检测恢复率良好，抗干扰能力强，适用于现场快速检测。

结论

这项研究开发了一种基于聚集诱导发光（AIE）纳米酶的新型长效化学发光（CL）和荧光检测平台，无需H₂O₂和外部光源即可实现高灵敏度的病原菌现场检测（POCT），展示了其在环境监测、食品安全和临床诊断中的广泛应用前景。

参考文献：

[1] Wu H, Fang Y, Tian L, et al. AIE nanozyme-based long persistent chemiluminescence and fluorescence for POCT of pathogenic bacteria[J]. ACS sensors, 2023, 8(8): 3205-3214.