アルカリホスファターゼの超高感度検出のための非常に効率的なエネルギー移動を伴うアップコンバージョンナノプローブ

ヒト血清におけるアルカリホスファターゼ（ALP）活性の敏感な検出は、さまざまな疾患の診断に重要です。この作業では、新しいサンドイッチ構造のアップコンバージョンナノ粒子であるNayf4：Yb/er@naerf4@nayf4が製造され、リン酸塩およびALP活性の超高感度検出のためのアップコンバージョンナノプローブを構築します。NAERF4の内側のシェルは、エネルギー伝達効率を大幅に改善するために、外部発光クエンチャーでコアのエミッターを橋渡しします。ここでのクエンチャーは、スルホサリシル酸と鉄イオンの間に形成される配位錯体です。リン酸塩に対するより高い親和性により、鉄イオンは複合体から解離し、リン酸イオンと強力に結合し、エネルギー移動プロセスを中断し、発光を回復します。このアップコンバージョンナノプローブは、2.5 nmの検出限界でリン酸塩の迅速かつ敏感な検出を示しています。ALPはp-ニトロフェニルリン酸の加水分解を触媒してp-ニトロフェノールと無機リン酸イオンを形成するため、ナノプローブはさらに利用され、0.5μu/mlの検出限界でALPの感度の検出を実現します。この新しい戦略は、敏感なアップコンバージョンナノプローブや他の多くのエネルギー伝達ベースのアプリケーションを開発するための新しい機会を提供します。

Sensitive detection of alkaline phosphatase (ALP) activity in human serum is important for diagnosis of various diseases. In this work, a novel sandwich-structured upconversion nanoparticle, NaYF4:Yb/Er@NaErF4@NaYF4, is fabricated to construct an upconversional nanoprobe for ultrasensitive detection of phosphate and ALP activity. The inner shell of NaErF4 bridges the emitters in the core with the external luminescence quenchers to greatly improve the energy transfer efficiency. The quencher, herein, is a coordination complex formed between sulfosalicylic acid and ferric ions. Owing to the higher affinity for phosphate, ferric ions dissociate from the complex and potently combine with phosphate ions, thus interrupting the energy transfer process and recovering the luminescence. This upconversional nanoprobe shows rapid and sensitive detection of phosphate with a limit of detection of 2.5 nM. Because ALP catalyzes the hydrolysis of p-nitrophenyl phosphate to form p-nitrophenol and inorganic phosphate ions, the nanoprobe is further utilized to achieve sensitive detection of ALP with a limit of detection of 0.5 μU/mL. This novel strategy offers a new opportunity for developing sensitive upconversional nanoprobes and many other energy transfer-based applications.