基于Au@SiO2纳米粒子电泳沉积增强FRET效应的高灵敏度胆固醇检测新方法

本工作创新性地利用电泳沉积技术固定硅壳金核纳米粒子（Au@SiO2），通过局域表面等离子体共振（LSPR）效应显著增强罗丹明绿（RG）与罗丹明B（RB）间的荧光共振能量转移（FRET），成功构建了检测限低至8.0 pmol/L的可重复使用胆固醇传感器，为高灵敏生物分析提供了新策略。

　　

检测装置

图S1详细描述了用于检测的光学平台。该平台基于类似倒置显微镜的结构：激光经扩束后通过二向色镜和反射镜转向，由物镜聚焦至载物台上的样品室（载玻片）。载玻片上的纳米粒子受激产生荧光，荧光由同一物镜收集并沿原光路返回，穿透二向色镜后经滤光片剔除杂散光，最终由光电倍增管（PMT）接收并转换为电信号。

表面氨基化金核硅壳纳米粒子（Au@SiO₂-NH₂ NPs）及SiO₂-NH₂的合成

Au@SiO₂的合成采用文献[20]改进的一锅法：将38 mL去离子水、4 mL乙醇、0.1 g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、40 μL 2-甲基氨基乙醇（溶于1 mL乙醇）及40 μL氯金酸（HAuCl₄，0.51 mol·L^?1）置于100 mL烧瓶中超声混合。溶液在80℃加热搅拌下由浅黄变为深红色后，加入30 μL正硅酸乙酯（TEOS，溶于1 mL乙醇），继续反应1小时。离心收集产物并用乙醇洗涤三次，最终分散于乙醇中备用。SiO₂-NH₂的合成省略氯金酸步骤，其余流程相同。

传感器操作原理与检测机制

方案1展示了本传感器的检测原理：RG在488 nm激光激发下发射绿色荧光。检测时加入FRET受体RB，其分子进入羧甲基-β-环糊精（CM-β-CD）空腔导致RG荧光猝灭。由于金纳米粒子的LSPR峰与RG发射峰及RB激发峰重叠，可通过等离子体耦合效应增强FRET效率。当溶液中存在胆固醇时，其竞争性取代RB与CM-β-CD结合，释放RB并恢复RG荧光，通过荧光强度变化实现胆固醇定量检测。

结论

我们开发了一种基于电泳沉积固定Au@SiO₂纳米粒子并修饰FRET对CR-RB的高灵敏度胆固醇传感器。CD疏水空腔通过主客体相互作用实现胆固醇特异性识别。无胆固醇时RB作为受体猝灭CR荧光；有胆固醇时竞争置换RB，荧光恢复。等离子体增强效应显著提升了FRET效率与速率，使检测限达8.0 pmol/L，且传感器具备可重复使用特性。