稀土元素?fù)诫s上轉(zhuǎn)換納米材料在衛(wèi)生分析領(lǐng)域中的應(yīng)用

程嬌嬌，孟佩俊*,2，彭 微，張凌燕,2，靳 敏,2，李淑榮,2，梁青青,2，張麗萍,2，羅利霞*,2

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014040；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)衛(wèi)生檢測(cè)與評(píng)價(jià)工程技術(shù)中心，內(nèi)蒙古包頭 014040)

1 前言

稀土元素(Rare Earth Elements，REEs)具有獨(dú)特的4f、5d電子層結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)移、雙光子/多光子吸收和上轉(zhuǎn)換發(fā)光等功能，由REEs摻雜于晶體構(gòu)成的稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料(REEs-UCNPs)融稀土與納米顆粒的獨(dú)特性與優(yōu)異性于一體，是近年來(lái)新興的一種稀土納米熒光材料，它能夠通過(guò)能量轉(zhuǎn)移和雙光子/多光子吸收機(jī)制把近紅外光轉(zhuǎn)換成短波輻射(可見(jiàn)光)，其在衛(wèi)生檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。

與傳統(tǒng)的下轉(zhuǎn)換熒光材料(如有機(jī)染料、熒光蛋白、量子點(diǎn)等)相比，REEs-UCNPs具有光學(xué)/化學(xué)穩(wěn)定性好、發(fā)光強(qiáng)度高而穩(wěn)定、熒光壽命長(zhǎng)、生物相容性好等顯著優(yōu)點(diǎn)。另外，因近紅外光為REEs-UCNPs的激發(fā)光，將其應(yīng)用于生物體內(nèi)發(fā)光和成像研究，可以有效地避免生物體內(nèi)自發(fā)熒光的干擾，同時(shí)對(duì)生物組織具有良好的穿透能力，且對(duì)組織和組織分子(如DNA、蛋白質(zhì)等)的損傷小，能有效提高分析檢測(cè)的靈敏度和信噪比[1]。此外，REEs-UCNPs作為新興一代生物發(fā)光材料，可通過(guò)調(diào)節(jié)所摻雜的REEs的種類(lèi)和基質(zhì)材料，在同一波長(zhǎng)激發(fā)光激發(fā)下實(shí)現(xiàn)多色上轉(zhuǎn)換發(fā)光，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)物的同時(shí)標(biāo)記與檢測(cè)[2]。鑒于REEs-UCNPs上述顯著優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)，基于REEs-UCNPs開(kāi)發(fā)了一系列應(yīng)用于衛(wèi)生樣品中各種物質(zhì)的分析檢測(cè)方法。本文從共振能量轉(zhuǎn)移體系構(gòu)建、REEs-UCNPs表面修飾基團(tuán)、檢測(cè)原理、分析方法和檢測(cè)能力等方面就REEs-UCNPs應(yīng)用于衛(wèi)生樣品中金屬離子、有機(jī)化合物、活性氧自由基和生物大分子等的最新分析檢測(cè)方法的研究進(jìn)行了綜述。

2 REEs-UCNPs在衛(wèi)生分析檢測(cè)中的應(yīng)用

目前，基于REEs-UCNPs納米探針的分析檢測(cè)技術(shù)多集中于構(gòu)建熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)體系或者發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(LRET)體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理是上轉(zhuǎn)換納米材料受近紅外光激發(fā)產(chǎn)生的熒光被受體所猝滅，因供體相應(yīng)的發(fā)射波段與受體的激發(fā)波段重疊，使供體傳遞了一部分能量而使自身熒光強(qiáng)度下降。由于REEs-UCNPs在980 nm近紅外光激發(fā)下能夠發(fā)出強(qiáng)烈的可見(jiàn)光，因此REEs-UCNPs被用作體系中的能量供體。其熒光激發(fā)波長(zhǎng)為近紅外光，且在此波段中絕大部分分子無(wú)法被激發(fā)，能顯著降低生物本底熒光，提高靈敏度、降低激發(fā)光對(duì)生物體的損傷。此外，基于REEs-UCNPs的納米傳感器和熒光免疫方法也逐步興起，在物質(zhì)的定性或定量檢測(cè)中應(yīng)用日益廣泛。相比其他熒光材料，基于REEs-UCNPs應(yīng)用與衛(wèi)生樣品中各類(lèi)物質(zhì)的分析檢測(cè)方法均顯示出高靈敏度、高選擇性和省時(shí)簡(jiǎn)便等顯著優(yōu)勢(shì)。

2.1 金屬離子

衛(wèi)生樣品中金屬離子的常規(guī)檢測(cè)方法，包括原子吸收分光光度法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電位溶出法、離子色譜法等等。但這些方法繁雜的樣品預(yù)處理、較高的儀器設(shè)備要求和存在不同程度的干擾等缺點(diǎn)，在一定程度上限制了他們?cè)谛l(wèi)生分析領(lǐng)域中的普及性和快速檢測(cè)方面的適用性。近十年來(lái)，REEs-UCNPs的興起為開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單易行的分析檢測(cè)方法提供了新思路。在實(shí)際應(yīng)用中，為提高REEs-UCNPs的水溶性及其檢測(cè)的靈敏度、選擇性，往往需要在REEs-UCNPs表面修飾不同的功能基團(tuán)或者結(jié)合金納米顆粒(Au NPs)、銀納米顆粒(Ag NPs)等。常見(jiàn)的功能基團(tuán)如鄰苯二胺(OPD)、聚乙烯亞胺、3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)等。2017年的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，在REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Tm)的表面修飾OPD可用于檢測(cè)自來(lái)水中的Ag+的含量[3]，檢測(cè)限為33 nmol/L。除OPD修飾以外，Shao等[4]研究發(fā)現(xiàn)，支化聚乙烯亞胺功能化的REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Er)通過(guò)比色和熒光檢測(cè)法，同樣可用于檢測(cè)自來(lái)水中Cu2+的含量，檢測(cè)限為45 nmol/L，具有較高的靈敏度和選擇性。Yang等[5]采用Zn2+特異性DNA酶與REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Tm)結(jié)合形成納米傳感器(DNAzyme-UCNPs)，可用于檢測(cè)活細(xì)胞中的Zn2+含量，同時(shí)監(jiān)測(cè)活體模型中Zn2+的動(dòng)態(tài)分布情況。Vijayan等[6]同樣使用DNA功能化的REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Tm)完成了對(duì)飲用水中Hg2+的定量檢測(cè)，檢測(cè)下限為0.14 nmol/L，遠(yuǎn)低于美國(guó)環(huán)保局對(duì)飲用水中Hg2+的限量值(2 nmol/L)。同年，Meng等[7]研制了TMB功能化的REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Er)上轉(zhuǎn)換納米探針，在0.217～100 μmol/L濃度范圍內(nèi)對(duì)Fe3+的檢測(cè)具有高靈敏度和高選擇性，檢測(cè)限為100 μmol/L，且檢測(cè)系統(tǒng)的顏色變化很容易被肉眼識(shí)別。

除在REEs-UCNPs表面修飾不同功能基團(tuán)外，結(jié)合Au NPs或Ag NPs的REEs-UCNPs，基于二者間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，同樣適用于衛(wèi)生樣品中金屬離子的分析檢測(cè)。2018年，Liu等[8]采用長(zhǎng)鏈適配體功能化的REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Er)和短鏈適配體功能化的Au NPs，研制出一種檢測(cè)Hg2+的啟動(dòng)型納米傳感器，線性范圍0.2～20 μmol/L，檢測(cè)下限為60 nmol/L，適用于自來(lái)水和牛奶樣品中Hg2+的測(cè)定。Sun等[9]選擇SiO2核殼包覆的REEs-UCNPs(NH2-NaYF4∶Yb,Er/NaYF4@SiO2)和未修飾的Au NPs，實(shí)現(xiàn)了飲用水中Cd2+的檢測(cè)，檢測(cè)限為59 nmol/L。同年，Chen等[10]改變了REEs-UCNPs體系，利用適配體功能化的REEs-UCNPs(NaYF4∶Gd,Yb,Ho)和磁性Fe3O4修飾的Au NPs，設(shè)計(jì)出定量檢測(cè)茶葉和廢水中Pb2+的熒光納米探針，檢測(cè)范圍為25～1 400 nmol/L，檢測(cè)限可達(dá)5.7 nmol/L。Liu等[11]改用檸檬酸鹽修飾的Ag NPs(Cit-AgNPs)與REEs-UCNPs(NaY/GdF4∶Yb,Er)混合體系，建立了一種高選擇性檢測(cè)Cr3+的無(wú)標(biāo)記熒光分析方法，Cr3+檢測(cè)范圍為0.5～40 μmol/L，檢測(cè)限為34 nmol/L，可用于自來(lái)水和速溶茶樣品中Cr3+的定量分析檢測(cè)。

REEs-UCNPs在金屬離子的分析檢測(cè)方面發(fā)揮著重要作用，顯示出高靈敏度、高選擇性、省時(shí)省力，方便快速等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。近十年內(nèi)，基于REEs-UCNPs檢測(cè)金屬離子的典型研究列于表1。

表1 基于REEs-UCNPs分析檢測(cè)金屬離子典型示例

(續(xù)表1)

2.2 有機(jī)化合物

2.2.1 有機(jī)小分子日常生活中，人體每時(shí)每刻都在接觸各種有機(jī)化合物，因此建立靈敏度高、選擇性好的新型檢測(cè)方法對(duì)于滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)高品質(zhì)健康生活的追求具有重要意義。2015年，Wu等[27]利用REEs-UCNPs-Au NPs之間的FRET原理，從牛奶樣品中成功檢測(cè)到三聚氰胺(MEL)的含量。REEs-UCNPs-Au NPs發(fā)生FRET效應(yīng)導(dǎo)致熒光猝滅，當(dāng)加入MEL后，Au與MEL之間的Au-N鍵結(jié)合致使Au NPs脫離UCNPs表面，進(jìn)而使熒光恢復(fù)，其熒光強(qiáng)度與樣品中MEL含量成正比。檢測(cè)線性范圍為32～500 nmol/L，檢出限為18.0 nmol/L。同樣在食品檢測(cè)領(lǐng)域，Hu等[28]設(shè)計(jì)帶有酸性/PEG雜化配體的REEs-UCNPs探針，將蝦細(xì)胞置于羅丹明B(RhB)濃度大于3 μg/mL的水溶液中孵育12 h后，實(shí)現(xiàn)了蝦體內(nèi)中RhB殘留量的快速檢測(cè)。同年，Chen等[29]利用UCNPs和方酸-鐵(SQA-Fe3+)的內(nèi)過(guò)濾效應(yīng)，制備出高靈敏度的用于檢測(cè)人血清中葡萄糖水平的納米傳感器，檢測(cè)葡萄糖濃度的線性范圍在7～340 μmol/L之間，檢出限為2.3 μmol/L，目前已成功應(yīng)用于人血清中葡萄糖的監(jiān)測(cè)。2018年，Zhao等[30]構(gòu)建了REEs-UCNPs熒光探針，利用熒光猝滅機(jī)制直接檢測(cè)新鮮人血清等生物體液中的多巴胺(DA)含量。隨后，Pulgarín等[31]建立了高靈敏度共振光散射傳感器，成功從尿液中完成DA的檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為0～300 μmol/L，檢出限為1.62 μmol/L。

另外，農(nóng)藥殘留的檢測(cè)歷來(lái)是衛(wèi)生分析領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的重要課題，由于其本底含量較低，對(duì)其檢測(cè)靈敏度提出更高的要求，常規(guī)分析方法往往需要在樣品預(yù)處理階段對(duì)其進(jìn)行富集，過(guò)程復(fù)雜，回收率不高。因此，開(kāi)發(fā)基于REEs-UCNPs實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥殘留的高靈敏檢測(cè)方法具有重要意義。2019年，Wang等[32]利用乙酰膽堿酯酶(AChE)調(diào)節(jié)的UCNPs-Cu2+傳感器檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥(OPs)的殘留量。其檢測(cè)原理為：Cu2+對(duì)REEs-UCNPs熒光有較強(qiáng)的猝滅作用，加入AChE后，其酶解產(chǎn)物硫代膽堿從UCNPs-Cu2+混合物中捕獲Cu2+從而熒光恢復(fù)；而OPs具有不可逆地抑制AChE活性作用，使硫代膽堿生成減少，從而降低熒光恢復(fù)。該方法檢測(cè)OPs的線性范圍為0.1～50 ng/mL，檢出限為0.05 ng/mL。2020年，Saleh等[33]利用REEs-UCNPs研制了光學(xué)傳感器膜，成功應(yīng)用于農(nóng)藥滅草凈殘留量的檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為0.23～1.5 μmol/L，檢測(cè)限為68 nmol/L，方法分析時(shí)間短，響應(yīng)時(shí)間僅需7 min。

2.2.2 激素近年來(lái)，基于REEs-UCNPs快速檢測(cè)衛(wèi)生樣品中激素的方法同樣得到廣泛應(yīng)用。2017年，姜會(huì)聰?shù)萚34]將REEs-UCNPs偶聯(lián)單克隆抗體(mAb)形成的UCNPs-mAb探針，用于快速定量檢測(cè)牛奶中天然激素雌二醇(E2)。該方法特異性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，靈敏度高，檢測(cè)線性范圍為5～2 000 ng/mL，檢出限低至2.75 ng/mL。同年，基于REEs-UCNPs的免疫層析試紙條同樣適用于人工合成激素己烯雌酚的定量檢測(cè)[35]。REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Er)與己烯雌酚(DES)單克隆抗體偶聯(lián)，硝酸纖維膜上的牛血清白蛋白(BSA)-DES偶聯(lián)物和羊抗鼠二抗分別為試紙條T線和C線。檢測(cè)時(shí)間僅需15 min，且檢測(cè)設(shè)備輕巧便攜，適用于食品中DES的現(xiàn)場(chǎng)大批量快速定量檢測(cè)。此外，2019年，Hu等[36]利用REEs-UCNPs與阿霉素之間FRET機(jī)制，在小鼠血液內(nèi)檢測(cè)到濃度為0.005 μg/g的阿霉素，檢測(cè)靈敏度高，表明REEs-UCNPs可用于血液中阿霉素殘留的快速分析檢測(cè)?；赗EEs-UCNPs應(yīng)用于激素類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)方法均具有快速、便捷、高效等優(yōu)點(diǎn)，適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)批量檢測(cè)，在衛(wèi)生分析檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的重要作用。

2.2.3 生物毒素常見(jiàn)的生物毒素，如赭曲霉毒素、葡萄球菌腸毒素和黃曲霉毒素等，容易通過(guò)生物鏈富集進(jìn)入人體內(nèi)，進(jìn)而對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。對(duì)生物毒素檢測(cè)的常規(guī)分析方法有薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫吸附法等。目前，基于REEs-UCNPs構(gòu)建的生物傳感器檢測(cè)生物毒素的方法因其簡(jiǎn)便、快捷、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。赭曲霉毒素A(OTA)分布最廣、屬于與人們健康最為密切的一種生物毒素，2016年，Dai等[37]利用REEs-UCNPs和cDNA-MNPs研制出近紅外磁性適配體傳感器用于檢測(cè)OTA。檢測(cè)線性范圍為0.01～100 ng/mL，檢測(cè)限低至0.005 ng/mL。該傳感器具有較高的靈敏度和良好的選擇性，也可用于啤酒樣品中OTA的測(cè)定。在上述研究基礎(chǔ)上，2018年，Jo等[38]制備出檢測(cè)OTA的LRET適配體傳感器，可以在10 min內(nèi)選擇性地檢測(cè)有色食品樣品中的真菌毒素，簡(jiǎn)化了生物檢測(cè)步驟，形成高效快捷的檢測(cè)OTA新型手段。此外，葡萄球菌腸毒素B(SEB)也是一種是可以導(dǎo)致人體機(jī)能?chē)?yán)重失調(diào)的生物毒素，Wu等[39]構(gòu)建了Au NR@Pt-UCNPs適配體傳感器實(shí)現(xiàn)SEB的快速準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為2.0～400 pg/mL，檢測(cè)限低至0.9 pg/mL，可用于添加牛奶樣品中SEB的測(cè)定。黃曲霉毒素B1(AF B1)是已知的致癌性最強(qiáng)的一種生物毒素，2020年歐陽(yáng)秀醞等[40]研制了UCNPs-Au NPs免疫傳感器用于食品中AF B1的快速定量檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為0.05～20 ng/mL，檢測(cè)限低至0.02 ng/mL，方法具有高靈敏度和高特異性?？傊赗EEs-UCNPs的生物傳感技術(shù)極大地提高了食品中生物毒素檢測(cè)的準(zhǔn)確度和靈敏度，具有廣泛的適用性，為基于REEs-UCNPs的生物傳感技術(shù)用于其他物質(zhì)的檢測(cè)方法開(kāi)發(fā)提供了思路。

2.3 活性氧自由基

活性氧自由基(ROS)屬于生物體內(nèi)高活性分子，包括超氧陰離子、羥自由基和過(guò)氧化氫等，由于其與人體健康關(guān)系密切，其定性定量分析是當(dāng)前衛(wèi)生分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?；赗EEs-UCNPs對(duì)ROS進(jìn)行活體內(nèi)檢測(cè)簡(jiǎn)便高效。2019年，Hao等[41]開(kāi)發(fā)出UCNP@MOF-NiSx納米組裝體，適用于生物體內(nèi)ROS的定量和選擇性檢測(cè)。在以H2O2為活細(xì)胞中ROS驗(yàn)證目標(biāo)時(shí)，UCNPs@MOF-NiSx成功定量監(jiān)測(cè)到了生物體內(nèi)的H2O2，實(shí)現(xiàn)了生物體內(nèi)ROS的檢測(cè)功能。同年，Zhang等[42]研制出高選擇性的Ru@UCNPs納米探針，用于無(wú)背景的HOCl檢測(cè)，檢測(cè)限為0.21 μmol/L。此外，Song等[43]設(shè)計(jì)出具有超高的靈敏度的CMS-UCNPs@偶氮染料納米探針，對(duì) ·OH進(jìn)行體內(nèi)外的定量檢測(cè)，檢測(cè)限低至0.10 fmol/L。2020年，Yu等[44]利用REEs-UCNPs和亞甲基藍(lán)(MB)之間的FRET原理，設(shè)計(jì)了具有高度選擇性和高靈敏度的檢測(cè) ·OH 的探針。檢測(cè) ·OH的濃度可通過(guò)MB氧化損傷引起的REEs-UCNPs熒光恢復(fù)的程度來(lái)確定。

2.4 生物大分子

2.4.1 核酸近些年來(lái)，對(duì)生物大分子檢測(cè)的新型檢測(cè)方法逐漸增多，基于REEs-UCNPs的高靈敏度、高特異性的核酸定量檢測(cè)與定性方法取得了一定成果。2015年，Zhu等[45]利用REEs-UCNPs與染料標(biāo)記適配體之間的FRET作用，研制了檢測(cè)特定序列DNA的新型適配體傳感器。檢測(cè)靶DNA序列的線性濃度范圍為40～200 nmol/L，檢出限為2.8 nmol/L，適用于分析檢測(cè)人體唾液和血清樣本中的溶菌酶水平。隨后，2016年的一項(xiàng)研究顯示，表面修飾有變性牛血清蛋白的REEs-UCNPs(NaYF4∶Yb,Er)與核酸單鏈耦聯(lián)形成熒光探針，利用堿基堆積原理可對(duì)DNA進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)[46]。同年，在實(shí)現(xiàn)DNA精確檢測(cè)后，Kim等[47]基于REEs-UCNPs開(kāi)發(fā)出新的FRET系統(tǒng)用于檢測(cè)CDKN2A基因的DNA甲基化水平，為后續(xù)分子診斷提供了研究基礎(chǔ)。

此外，利用REEs-UCNPs檢測(cè)RNA的研究也受到廣泛關(guān)注。2018年，Liu等[48]采用UCNPs@DNA共軛探針，并結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜對(duì)microRNA-21(miRNA-21)進(jìn)行定量檢測(cè)。0.1～500 fmol/L范圍內(nèi)miRNA-21表現(xiàn)出很高的靈敏度，檢測(cè)下限為41 amol/L。除體外檢測(cè)miRNA外，同年，Gao等[49]在Au NPs表面包覆Pt和UCNPs顆粒形成Pt-UCNPs@Au NR體系，在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了胸苷激酶I miRNA的高選擇性檢測(cè)，檢測(cè)范圍1.17～65.21 fmol/10μg，檢出限為0.67 fmol/10μg。隨后，Lu等[50]采用REEs-UCNPs(NaGdF4∶Yb,Er@NaYF4)納米材料，同Au NPs和以miRNA155雙修飾互補(bǔ)的DNA序列耦聯(lián)，設(shè)計(jì)出UCNPs-DNA-Au NPs探針用于定量檢測(cè)miRNA155，檢測(cè)范圍為0.1～15 nmol/L，檢出限低至0.045 nmol/L。

2.4.2 蛋白質(zhì)目前，基于REEs-UCNPs的蛋白質(zhì)定量檢測(cè)技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)之一。2015年，Zhou等[51]利用單帶REEs-UCNPs(SB-UCNPs)實(shí)現(xiàn)對(duì)靶向性腫瘤癌蛋白的原位定量檢測(cè)。隨后，Liang等[52]根據(jù)MnO2包覆的REEs-UCNPs同抗壞血酸之間的氧化還原反應(yīng)，對(duì)堿性磷酸酶進(jìn)行了定量檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為0.25～150 mU/mL，檢出限為0.045 mU/mL。除直接利用REEs-UCNPs進(jìn)行檢測(cè)外，2016年，朱瑾等[53]開(kāi)發(fā)出REEs-UCNPs熒光免疫層析試紙條，能夠快速測(cè)定血清中的降鈣素原，檢測(cè)線性范圍為0.05～50 μg/L，檢測(cè)限為0.020 μg/L，方法簡(jiǎn)便快捷，靈敏度高、選擇性好，為實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)提供了新的研究思路。2017年，Chen等[54]基于REEs-UCNPs設(shè)計(jì)出定量檢測(cè)甲胎蛋白(AFP)的近紅外光觸發(fā)光電化學(xué)(PEC)傳感器，檢測(cè)AFP線性范圍為0.05～100 ng/mL，檢測(cè)限達(dá)0.04 ng/mL。2018年，Li等[55]采用羧基功能化的REEs-UCNPs和Ag NPs設(shè)計(jì)出夾心式單粒子計(jì)數(shù)免疫分析法，用于流室中前列腺特異性抗原的定量檢測(cè)，在Tris-Buffered生理鹽水中檢測(cè)PSA的動(dòng)態(tài)范圍為0～500 pm，檢測(cè)限為1.0 pm，在血清樣本獲得的檢測(cè)限為2.3 pm，體現(xiàn)出該方法較高的實(shí)用性和應(yīng)用范圍。

此外，基于REEs-UCNPs實(shí)現(xiàn)多種物質(zhì)的同時(shí)分析檢測(cè)成為近年來(lái)該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。例如，Zhan等[56]通過(guò)制備兩種大小和形貌相似、發(fā)射光譜不同的REEs-UCNPs，采用側(cè)向流動(dòng)分析技術(shù)，可以快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)血清中降鈣素原和C反應(yīng)蛋白(CRP)的雙重定量檢測(cè)，檢出限分別低至0.12 ng/mL和0.24 μg/mL。2020年，Sun等[57]基于REEs-UCNPs和Au NPs之間的FRET體系，開(kāi)發(fā)出谷胱甘肽(GSH)和Cd2+的雙功能檢測(cè)系統(tǒng)，該體系中GSH和Cd2+的檢測(cè)限分別為0.016 μmol/L和0.059 μmol/L，具有較高的選擇性，適用于人體血漿中GSH和飲用水中Cd2+的檢測(cè)。

3 總結(jié)與展望

REEs-UCNPs作為新興一代的熒光納米探針，具備多種獨(dú)特的光/化學(xué)性質(zhì)，適用于衛(wèi)生樣品中多種物質(zhì)的分析檢測(cè)。本文就REEs-UCNPs對(duì)衛(wèi)生樣品中金屬離子、有機(jī)化合物、活性氧自由基和生物大分子等的最新分析檢測(cè)方法的研究應(yīng)用和進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對(duì)基于REEs-UCNPs分析檢測(cè)金屬離子的典型示例進(jìn)行了歸納總結(jié)。在這些研究中，利用REEs-UCNPs構(gòu)建的FRET體系和LRET體系實(shí)現(xiàn)各類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高，簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)異特點(diǎn)，研究成果進(jìn)展迅速，體現(xiàn)了REEs-UCNPs在衛(wèi)生分析檢測(cè)方面的巨大優(yōu)勢(shì)和在衛(wèi)生分析領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越突出的重要作用。

盡管REEs-UCNPs在衛(wèi)生分析領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，但仍面臨著諸多問(wèn)題，有待深入研究。第一，相對(duì)較低的上轉(zhuǎn)換效率在一定程度上限制了其靈敏度的進(jìn)一步提高。目前，提高上轉(zhuǎn)換效率是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)，有待進(jìn)一步研究探索。第二，通常情況下，為保證合成的REEs-UCNPs穩(wěn)定性，其表面往往覆蓋有疏水層，為便于檢測(cè)應(yīng)用，需要在后期對(duì)其進(jìn)行改性，即在外表面包覆親水基團(tuán)，但這一環(huán)節(jié)會(huì)在一定程度上破壞合成的REEs-UCNPs的結(jié)構(gòu)并降低其熒光效率，因此開(kāi)發(fā)新的水溶性好、穩(wěn)定性好、可以直接應(yīng)用于衛(wèi)生檢測(cè)領(lǐng)域的REEs-UCNPs勢(shì)在必行。第三，目前對(duì)REEs-UCNPs生物安全性的研究?jī)H僅在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)方面，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究比較少，雖然目前的一些研究聲稱(chēng)REEs-UCNPs在短期應(yīng)用下不會(huì)對(duì)生物體造成較大的毒性損害，但對(duì)其長(zhǎng)期毒性、慢性毒性及具體毒性作用機(jī)制等方面仍沒(méi)有明確的研究結(jié)果。這在一定程度上限制了REEs-UCNPs應(yīng)用范圍。因此，一方面，需要對(duì)REEs-UCNPs的生物毒性進(jìn)行深入研究探索；另一方面，鑒于REEs-UCNPs本身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，采用綠色合成方法制備生物相容性好、環(huán)保健康的REEs-UCNPs意義重大，其臨床應(yīng)用未來(lái)可期。第四，將基因芯片技術(shù)、生物傳感技術(shù)、熒光免疫技術(shù)和計(jì)算機(jī)云技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合起來(lái)，發(fā)展基于REEs-UCNPs的傳感生物芯片，實(shí)現(xiàn)多組分、快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的定性定量分析值得期待?？傊?，REEs-UCNPs作為新興一代的熒光納米探針，在衛(wèi)生分析檢測(cè)領(lǐng)域積淀了許多優(yōu)異的研究成果，進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)空間巨大，具有良好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>