基于叶绿素-半胱氨酸修饰硒化镉量子点的荧光猝灭探针用于肌酐的高灵敏特异性检测及其在肾功能监测中的应用

针对临床肾功能监测中肌酐检测方法复杂昂贵的问题，巴基斯坦巴哈丁·扎卡里亚大学化学科学研究所团队开发了叶绿素-半胱氨酸修饰硒化镉量子点(Chl-Cys-CdSe QDs)荧光猝灭探针。该研究通过FTIR、TEM、XRD等技术表征材料，建立pH 8条件下的荧光猝灭检测体系，结合纸基传感器与智能手机RGB分析，实现0.00189 ppm的超高检测限，为肾病的即时诊断(POCT)提供了新策略。

　　

肾功能异常是威胁全球健康的重大问题，而肌酐作为评估肾功能的关键代谢标志物，其检测方法的便捷性和准确性直接影响临床诊断效率。传统检测技术如毛细管电泳、色谱分析等虽精度高，但存在设备昂贵、操作复杂等局限，难以在基层医疗场景推广。面对这一挑战，巴基斯坦巴哈丁·扎卡里亚大学化学科学研究所的Laraib Shafi团队创新性地将纳米材料与生物传感技术结合，开发出基于叶绿素-半胱氨酸修饰硒化镉量子点(Chl-Cys-CdSe QDs)的荧光猝灭探针，相关成果发表在《Sensing and Bio-Sensing Research》。

研究团队通过溶剂热法合成半胱氨酸封端的CdSe量子点，并利用菠菜提取的叶绿素进行表面修饰。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实了氨基与CdSe的配位作用，透射电镜(TEM)显示7-8 nm的六方晶系结构，X射线衍射(XRD)验证了2.1-2.5 nm的晶粒尺寸。通过优化发现pH 8时，肌酐与探针的SH/COO^?基团产生氢键作用，引发荧光共振能量转移(FRET)效应。创新性地将探针固定于蜡封纸基，结合智能手机RGB分析和ImageJ软件量化检测结果。

3.1 材料表征与作用机制

能谱分析(EDAX)确认了Cd、Se、S元素分布，证实半胱氨酸成功修饰。叶绿素的引入使量子点吸收峰红移至420 nm，荧光发射峰达549 nm。肌酐通过-NH₂与量子点表面-SH的氢键结合形成复合物，导致荧光静态猝灭。

3.2 检测条件优化

在pH 5-10范围内，pH 8时量子点表面去质子化，与中性肌酐分子产生最强相互作用。叶绿素浓度实验显示10 mmol时FRET效应最佳，使检测灵敏度提升3个数量级。干扰实验证实尿素、尿酸等代谢物对检测无显著影响。

3.3 实际样本验证

对加标血清样本的检测显示，紫外可见光谱法检出限1.174 ppm，纸基法达0.019 ppm，回收率103.3%-124.6%。荧光猝灭的Stern-Volmer曲线证实动态猝灭机制，线性范围25-250 ppm。

该研究通过多模态检测策略，将纳米材料的光学特性与纸基传感器的便捷性相结合。相比传统金纳米颗粒探针（检出限121 μM），本方法的纸基检测灵敏度提升6万倍。叶绿素的引入不仅增强量子点稳定性，其卟啉环结构还提供了额外的结合位点。研究成果为开发低成本、可定制的肾功能居家监测设备奠定了技术基础，尤其适用于医疗资源匮乏地区的肾病早期筛查。未来通过集成微流控技术，有望实现多标志物联检，推动个性化医疗发展。