黄又举教授团队在Biosensors and Bioelectronics上发表AIE多功能探针增强比色-荧光双模生物传感器用于早期糖尿病筛查的研究成果

近日，我院黄又举教授团队在用于早期糖尿病筛查的比色-荧光双模生物传感器方面取得新进展。相关研究结果以“AIE multifunctional probe empowering colorimetric-fluorescence dual-mode biosensor for early diabetic screening”为题发表在Biosensors and Bioelectronics (Q1, IF=10.7)。DOI:10.1016/j.bios.2024.116941。

糖尿病作为内分泌代谢疾病领域中的常见且多发类型，其全球发病率正逐年攀升，已成为继心脑血管疾病、恶性肿瘤之后，严重威胁民众生命健康的第三大疾病。更令人担忧的是，糖尿病还会诱发诸如糖尿病性肾病、动脉硬化、视网膜病变等一系列慢性并发症，显著增加了患者的死亡风险。因此，对糖尿病实施早期监测、及时诊断、积极预防与有效控制显得尤为迫切。血糖虽然是监测糖尿病的金标准，但其水平易受饮食、压力及身体活动等多重因素影响，呈现昼夜波动，这无疑为获取一致且可靠的诊断结果增添了难度。此外，诊断过程中要求的禁食采样与饮食限制，往往给患者带来额外负担，还可能干扰诊断与治疗的准确性。为应对这些挑战，研究者将目光投向更为稳定的生物标志物——α-葡萄糖苷酶。这种酶主要存在于小肠上皮细胞中，负责将双糖和低聚糖分解为血糖，进而调节餐后血糖峰值，在糖尿病管理中扮演着举足轻重的角色。尤为重要的是，α-葡萄糖苷酶的活性相对稳定，不易受外界环境干扰，因而成为糖尿病监测与管理中极具价值且可靠的指标，有助于提升诊断的精确度与治疗效果。鉴于此，构建一套高效的α-葡萄糖苷酶活性监测系统，对于确保糖尿病的早期准确诊断与有效治疗具有至关重要的意义。

在此基础上，黄又举教授团队成功研发并整合了一款集类过氧化物酶活性与聚集诱导发射特性于一身的多功能铜纳米探针——AP-CuCC。该探针展现出对α-葡萄糖苷酶催化底物4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷两种分解产物(即对硝基苯酚与葡萄糖)的高度选择性识别能力。具体而言，AP-CuCC的荧光信号会在对硝基苯酚的存在下发生猝灭，而其内置的类过氧化物酶活性则能敏锐捕捉葡萄糖氧化酶催化葡萄糖水解产生的双氧水，进而触发比色反应，生成直观的色彩信号。这一巧妙设计，使得我们能够通过比色法与荧光模式的双重检测手段，实现对α-葡萄糖苷酶活性的精准监测。尤为值得一提的是，该探针凭借高特异性的荧光检测技术，成功实现了正常血液葡萄糖与酶催化葡萄糖的有效区分，极大降低了假阳性结果的出现概率，从而让葡萄糖水平成为糖尿病辅助诊断中一项极具价值的指标，显著提升了早期糖尿病患者的筛查准确性。

本研究中引入的双信号传感器系统在各种诊断应用中具有巨大的前景。其辨别背景噪声和特定底物的能力使其成为早期糖尿病患者筛查的理想工具。此外，比色和荧光检测策略的无缝集成为开发针对其他疾病或生物标志物的类似传感器系统奠定了基础，从而全面提高了诊断方案的准确性和效率。

图1 使用AIE多功能探针构建比色-荧光双模生物传感器用于早期糖尿病筛查的示意图。

杭州师范大学硕士研究生陈子康和张瑜涵为该论文的共同第一作者，杭州师范大学材料与化学化工学院黄又举教授和丁彩萍副教授为该论文的共同通讯作者，杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金项目、浙江省“尖兵”&“领雁”项目和等项目的资助。