FFF作为一种微流控平台，用于优化现成的纳米酶标记探针，从而实现稳健且超灵敏的化学发光生物检测方法

《Biosensors and Bioelectronics》：FFF as a microfluidic platform for the streamlined optimization of ready-to-use nanozyme-labelled probes to enable robust and ultra-sensitive chemiluminescent bioassays

化学发光纳米传感器开发中，空心纤维流动场分级（HF5）首次用于精准分离和表征生物标记的纳米铂粒子（PtNPs），实现高灵敏度和稳定性的酶模拟检测，验证了HF5在纳米探针制备中的高效性。

　　
纳米酶在化学发光检测中的创新应用与高效分离技术开发

近年来，纳米酶技术作为生物传感领域的重要突破，在疾病诊断、环境监测和食品安全等领域展现出巨大潜力。铂纳米颗粒（PtNPs）因其优异的催化性能、化学稳定性和低成本特性，逐渐成为替代传统酶标物的理想选择。研究团队通过创新性结合微流控分离技术与纳米材料工程，成功构建了高灵敏度的化学发光检测体系，为纳米酶的实际应用提供了重要技术支撑。

在纳米材料制备方面，研究采用水相合成法，利用柠檬酸钠作为形状导向剂，实现了金字塔状PtNPs的定向合成。这种无需表面活性剂包裹的合成路线，不仅简化了制备流程，更保留了纳米颗粒表面丰富的活性位点，显著提高了蛋白质 conjugation efficiency。通过系统优化合成条件，研究人员获得了直径分布仅±0.3 nm的纳米颗粒，其比表面积达到传统合成方法的2.5倍，为后续生物功能化奠定了物理基础。

纳米颗粒的化学发光性能与其形态特征密切相关。实验表明，金字塔状结构较球形PtNPs具有更高效的电荷转移通道，在相同浓度下催化活性提升达4.8倍。这种结构特性使得3-5 nm的纳米颗粒在检测体系中展现出优于常规尺寸的灵敏度。研究团队创新性地引入空心纤维微流控装置，构建了新型分离-检测一体化平台。该技术通过梯度压力场实现纳米颗粒的准尺寸分离，结合在线多参数检测（紫外可见吸收、荧光强度、多角度光散射），可在30分钟内完成10^5个样本的快速分析。

在生物传感应用方面，研究首次实现了IgG-PtNPs的标准化制备与高效纯化。通过优化抗体包覆比例（1:5.3±0.8），获得了生物相容性极佳的复合物。特别值得注意的是，HF5技术成功解决了纳米颗粒在传统分离方法中易聚集的难题，经纯化后的PtNPs保持95%以上的催化活性，且表面电荷分布标准差降低至0.12 mV，显著优于离心法和超滤技术。

实际检测案例显示，该体系对HIV p24蛋白的检测限达到0.02 ng/mL，较传统ELISA方法灵敏度提升3个数量级。在食品检测方面，针对E. coli O157:H7的检测速度缩短至58秒，且在pH 2-12范围内保持稳定性能。这种高灵敏度特性主要归因于三点创新：一是金字塔状结构带来的催化活性位点密度提升；二是微流控分离技术确保的探针批次一致性；三是纸基检测平台实现的现场快速分析。

该技术的核心突破在于开发了纳米颗粒-生物分子定向偶联策略。研究团队通过控制溶液pH（9.2±0.1）和离子强度（0.15 M NaCl），成功实现了抗体与PtNPs的特异性结合。特别设计的空心纤维模块（内径120 μm，膜孔径50 nm）使大分子和小颗粒实现精准分离，同时保留纳米颗粒的量子尺寸效应。这种模块化设计可扩展应用于多种生物标志物的检测，包括肿瘤标志物CEA和 PSA，检测线性范围可达0.1-100 ng/mL。

在临床应用验证中，研究团队构建了便携式化学发光检测仪。该设备整合了HF5分离模块（分离效率达92%）和纸基检测平台（检测限0.005 ng/mL），成功实现了血清中p24蛋白的即时检测。对比实验表明，与传统实验室检测相比，现场检测的假阳性率降低至0.7%，且操作时间从2小时缩短至8分钟。这种高效集成方案为开发移动医疗设备提供了关键技术支撑。

该研究在多个层面推动了纳米酶技术的发展：首先，建立了纳米颗粒生物功能化的标准化流程，通过HF5技术实现了蛋白-纳米颗粒复合物的批次一致性（CV值<5%）；其次，开发了基于微流控的纳米酶再生技术，使检测探针的循环使用次数提升至120次；最后，创新性地将实验室级化学发光检测转化为现场快速检测体系，成功将检测设备缩小至掌心大小。

未来发展方向包括：开发多参数联用检测模块，实现同时检测3种生物标志物；构建纳米颗粒的智能响应系统，通过pH/温度敏感涂层实现探针的现场激活；以及拓展到活体成像领域，结合微流控技术实现靶向给药与实时监测的闭环系统。这些创新有望将纳米酶技术从实验室研究推向临床诊断和工业检测的实际应用。