前降钙素（PCT）作为重要的细菌感染生物标志物，其浓度分层对脓毒症诊断、风险分层和抗感染治疗优化具有关键临床价值。传统检测方法如ELISA、胶体金比色法和免疫层析法存在灵敏度不足、特异性有限、操作复杂和检测周期长等局限性，难以满足临床实时分级监测需求。因此，开发多模式传感架构成为推动PCT-POCT临床转化的关键研究方向。蓝光/近红外双发射CDs@MOF探针提供多波长信号解耦，为双模式定量提供独立检测通道。

本研究成功开发了基于Tris-CDs@ZIF-8和NIR-CDs@ZIF-8功能探针的双策略协同POCT系统。均相免疫策略中，ZIF-8介导的荧光增强效应使NIR-CDs@ZIF-8探针在血清基质中实现0.2 ng/mL的检测限；侧向流层析策略利用Tris-CDs@ZIF-8探针的空间分辨特性，将视觉检测阈值提升至0.01 ng/mL，定量检测限达0.001 ng/mL。该系统在pg-ng范围内呈现优异线性响应（R²=0.99），检测跨度较传统单策略平台扩大三个数量级，为血清PCT浓度分层诊断提供了新方法范式。

研究内容

图1. CDs@ZIF-8复合材料表征

成功制备Tris-CDs@ZIF-8和NIR-CDs@ZIF-8复合材料。SEM和TEM显示所有样品均保持菱形十二面体形貌，CDs被成功封装于ZIF-8框架内部孔隙而非表面吸附，粒径约50 nm。XRD证实复合材料保持ZIF-8晶体结构完整性，FT-IR显示抗体通过酰胺键成功偶联。XPS分析表明复合材料含C、N、O、Zn元素，Zn 2p谱在1022 eV和1046 eV处显示特征峰。BET比表面积分别为1012.1 m²/g和1323.9 m²/g，TGA显示材料在400℃内具有良好热稳定性。荧光分析显示ZIF-8封装使CDs荧光强度增强2倍，寿命延长，且不同合成批次间具有优异重现性。

图2. CDs@ZIF-8复合材料表征

TEM显示CDs@ZIF-8与抗体表面紧密结合，元素映射证实成功合成。荧光光谱分析显示，Tris-CDs@ZIF-8-Ab1在330 nm激发下于360 nm和415 nm处呈现双发射峰，NIR-CDs@ZIF-8-Ab2在420 nm激发下特征发射位于520 nm和676 nm。FT-IR证实通过酰胺键形成成功实现抗体偶联。系统优化免疫探针性能表明，Tris-CDs@ZIF-8-Ab1在16:1比例时荧光强度最大，NIR-CDs@ZIF-8-Ab2在30:1比例达到饱和，表明抗体表面结合位点被完全占据。

图3. 免疫探针表征与优化

ZIF-8封装通过三种机制实现信号放大：限制CDs表面配体振动和构象弛豫抑制非辐射衰变途径；Zn²⁺节点与CDs杂原子基团配位消除电子陷阱；提高单位免疫探针颗粒的NIR-CDs密度。在PBS中，FRET介导的荧光增强与PCT浓度线性相关（F/F₀=0.06*CₚCₜ+1.01，R²=0.99）。在未稀释血清中，NIR-CDs@ZIF-8-Ab2的红移发射和高荧光强度有效抑制背景干扰，在0-100 ng/mL范围内呈现良好线性（R²=0.999），检测限0.2 ng/mL。选择性实验表明CEA、PSA、BSA、CRP等潜在干扰物（十倍于PCT浓度）对检测影响可忽略，稳定性测试显示4℃储存7天荧光强度比仅降低<1.4%。

图4. 均相免疫分析策略评价

ZIF-8封装通过三种机制实现信号放大：限制CDs表面配体振动和构象弛豫抑制非辐射衰变途径；Zn²⁺节点与CDs杂原子基团配位消除电子陷阱；提高单位免疫探针颗粒的NIR-CDs密度。在PBS中，FRET介导的荧光增强与PCT浓度线性相关（F/F₀=0.06*CₚCₜ+1.01，R²=0.99）。在未稀释血清中，NIR-CDs@ZIF-8-Ab2的红移发射和高荧光强度有效抑制背景干扰，在0-100 ng/mL范围内呈现良好线性（R²=0.999），检测限0.2 ng/mL。

图5. LFIA策略评价

在325 nm紫外光下，T线荧光强度随PCT浓度增加而增强，C线荧光减弱。视觉检测阈值达0.01 ng/mL，定量检测限为0.001 ng/mL。PBS和血清中标准曲线几乎重合（Y=5.4*X+6.9，R²=0.99），表明优异准确度和抗干扰能力。回收率实验在PBS、血清和临床干扰物混合物中分别为95.8-97.5%、100.6-100.8%和100.3-102.7%，证实检测可靠性。

本研究成功开发了均相免疫-LFIA双策略荧光POCT系统，解决了PCT定量中灵敏度与动态范围的固有矛盾。ZIF-8封装使NIR-CDs@ZIF-8荧光强度增强2倍，显著提升抗血清基质干扰能力，实现未稀释血清中0-100 ng/mL PCT的无预处理检测，性能优于单模式方法。LFIA组件利用Tris-CDs@ZIF-8实现0.01 ng/mL视觉判别和0.001 ng/mL定量检测。CDs@ZIF-8结构集可调光致发光、增强光稳定性、可控孔隙率和生物相容性于一体，实现临床相关PCT浓度的全面覆盖分层诊断。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.149032