一种基于精氨酸@ATT-AuNCs的荧光-比色双信号传感平台，用于小鼠体内抗坏血酸代谢分析

《Microchemical Journal》：A fluorescence-colorimetric dual-signal sensing platform based on arginine@ATT-AuNCs for ascorbic acid metabolic analysis in mice

抗坏血酸（AA）的定量检测及氧化应激损伤诊断研究。通过宿主-客人相互作用构建Arg@ATT-AuNCs纳米材料，其荧光量子产率提升至64.4%。利用多巴胺氧化自聚与AA的抗氧化特性实现荧光淬灭抑制，建立智能手机色阶检测与荧光双信号平台。比较肥胖小鼠与正常小鼠AA代谢水平，发现肥胖模型AA含量显著降低，且AA水平与肾氧化应激损伤相关，为高脂饮食相关疾病诊断提供新生物标志物。

　　在生物活性分子的检测和分析领域，建立更加灵敏和多功能的传感平台是至关重要的。随着科技的快速发展，人们对生物和化学活性分子的检测与分析技术的需求也在不断增长。荧光传感器因其非破坏性检测、低检测限、快速响应、操作简便以及成本效益高等优点，被广泛应用于生物医学检测和临床诊断。在众多荧光材料中，金纳米簇（AuNCs）因其简单的合成方法、良好的生物相容性、丰富的功能基团以及较大的斯托克斯位移，成为生物传感领域的研究热点。

本研究提出了一种基于AA检测的荧光方法和智能手机色谱双信号传感平台。通过利用金纳米簇与6-aza-2-thiothymine（ATT）之间的主客体相互作用，构建了一种具有强氢键结构的复合体系，显著提升了荧光量子产率。这种提升为AA的定量检测提供了可靠的技术支持。同时，通过智能手机色谱技术，实现了快速、便捷、低成本的检测方式。这两种模式在实际应用中相互补充，前者满足精确分析的需求，后者则适用于即时检测。

在研究过程中，我们利用了多组分体系，如金纳米簇、多巴胺（DA）和抗坏血酸（AA）等，构建了一个能够实现双信号输出的传感平台。该平台通过荧光和色谱两种方式，实现了对AA代谢情况的精准分析。在实验中，我们首先制备了具有荧光性能的ATT-AuNCs，随后通过主客体相互作用，进一步合成了具有更高荧光性能的Arg@ATT-AuNCs。这种复合体系在碱性条件下（使用甘氨酸-NaOH缓冲液，pH 10.4）能够通过多巴胺的氧化自聚合作用形成聚多巴胺（PDA），从而导致Arg@ATT-AuNCs的荧光被淬灭。然而，AA能够通过其抗氧化活性抑制PDA的形成，从而保持Arg@ATT-AuNCs的荧光，实现对AA的定量检测。

在实验设计中，我们通过建立正常和肥胖小鼠模型，比较了AA的代谢情况。结果显示，在肥胖小鼠中，AA的水平显著下降，这表明AA可能成为高脂饮食诱导的肾氧化应激损伤的潜在诊断标志物。肥胖不仅加速了AA的代谢，还加剧了细胞和组织中的氧化应激损伤。这些发现为疾病的诊断和监测提供了新的思路。同时，通过建立双信号传感平台，我们提高了AA检测的准确性和效率，显示出其在疾病诊断中的巨大潜力。

在技术实现方面，我们系统地探索了金纳米簇在生物传感中的应用。通过开发基于金纳米簇的纳米复合体系，我们构建了用于检测黑色素、葡萄糖、L-半胱氨酸和L-赖氨酸等生物分子的荧光和放射性传感平台，并进行了细胞成像研究。这些传感器表现出优异的分析性能和实际应用价值。在此基础上，我们进一步提出了一种以Arg@ATT-AuNCs为中心的双信号传感平台，用于检测小鼠模型中的AA代谢情况。

在实验过程中，我们采用了多种表征手段，如透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）技术，对ATT-AuNCs和Arg@ATT-AuNCs的形态和粒径进行了分析。结果显示，两种纳米材料均具有良好的分散性，且Arg@ATT-AuNCs的平均粒径略大于ATT-AuNCs，这可能与其结构的复杂性有关。此外，DLS分析进一步表明，Arg@ATT-AuNCs的水动力直径也大于ATT-AuNCs，说明Arg的引入增加了纳米材料的稳定性。

在研究过程中，我们还发现，Arg@ATT-AuNCs的高荧光量子产率与其主客体相互作用密切相关。通过密度泛函理论（DFT）计算，我们确认了Arg-ATT复合体系中形成了强氢键，从而增强了纳米材料的荧光性能。这种增强不仅提高了检测的灵敏度，还增强了信号的稳定性，为后续的检测和分析提供了坚实的基础。

此外，我们还通过实验验证了该传感平台的可行性。在正常小鼠和肥胖小鼠模型中，通过Arg@ATT-AuNCs/DA平台检测AA的代谢情况，结果表明肥胖小鼠的AA水平显著下降。这表明AA可能成为高脂饮食诱导的肾氧化应激损伤的潜在诊断标志物。该平台的建立不仅有助于理解AA在肥胖相关疾病中的作用，还为疾病的早期诊断和监测提供了新的方法。

在实际应用中，该传感平台具有广泛的应用前景。通过结合荧光和智能手机色谱两种模式，我们实现了对AA的高效、准确和便捷的检测。这种双信号输出策略不仅提高了检测的可靠性，还降低了检测成本，使得该技术更加适用于实际场景。此外，该平台还可以用于其他生物分子的检测，为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。

在实验过程中，我们还考虑了多种因素对检测结果的影响。例如，pH值对多巴胺自聚合作用的影响，以及AA的抗氧化活性对PDA形成的影响。通过调整实验条件，我们优化了传感平台的性能，使其能够更有效地检测AA的代谢情况。此外，我们还对实验数据进行了深入分析，确保检测结果的准确性和可靠性。

在研究过程中，我们还发现，AA的代谢与多种疾病的发生密切相关。例如，糖尿病和非酒精性脂肪肝等代谢性疾病的发生与AA水平的下降有关。此外，慢性肾病的发生也与AA的代谢紊乱有关。因此，通过检测AA的代谢情况，我们可以更好地理解这些疾病的发生机制，并为疾病的早期诊断和干预提供依据。

本研究的创新点在于，提出了一种基于AA检测的双信号传感平台。该平台结合了荧光和智能手机色谱两种模式，实现了对AA的高效、准确和便捷的检测。这种双信号输出策略不仅提高了检测的灵敏度，还增强了信号的稳定性，为后续的检测和分析提供了坚实的基础。此外，该平台的建立还为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。

在实验设计中，我们还考虑了多种因素对检测结果的影响。例如，pH值对多巴胺自聚合作用的影响，以及AA的抗氧化活性对PDA形成的影响。通过调整实验条件，我们优化了传感平台的性能，使其能够更有效地检测AA的代谢情况。此外，我们还对实验数据进行了深入分析，确保检测结果的准确性和可靠性。

在实际应用中，该传感平台具有广泛的应用前景。通过结合荧光和智能手机色谱两种模式，我们实现了对AA的高效、准确和便捷的检测。这种双信号输出策略不仅提高了检测的灵敏度，还增强了信号的稳定性，为后续的检测和分析提供了坚实的基础。此外，该平台的建立还为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。

本研究的成果表明，AA的检测不仅可以用于疾病的诊断，还可以用于理解疾病的发生机制。通过建立双信号传感平台，我们提高了检测的准确性和效率，为疾病的早期诊断和监测提供了新的方法。此外，该平台还可以用于其他生物分子的检测，为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。

在实验过程中，我们还发现，AA的代谢与多种疾病的发生密切相关。例如，糖尿病和非酒精性脂肪肝等代谢性疾病的发生与AA水平的下降有关。此外，慢性肾病的发生也与AA的代谢紊乱有关。因此，通过检测AA的代谢情况，我们可以更好地理解这些疾病的发生机制，并为疾病的早期诊断和干预提供依据。

本研究的创新点在于，提出了一种基于AA检测的双信号传感平台。该平台结合了荧光和智能手机色谱两种模式，实现了对AA的高效、准确和便捷的检测。这种双信号输出策略不仅提高了检测的灵敏度，还增强了信号的稳定性，为后续的检测和分析提供了坚实的基础。此外，该平台的建立还为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。

通过建立双信号传感平台，我们提高了AA检测的准确性和效率，为疾病的早期诊断和监测提供了新的方法。同时，该平台还可以用于其他生物分子的检测，为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持。在实验过程中，我们还发现，AA的代谢与多种疾病的发生密切相关，这为疾病的诊断和干预提供了新的思路。

综上所述，本研究提出了一种基于AA检测的双信号传感平台，结合了荧光和智能手机色谱两种模式，实现了对AA的高效、准确和便捷的检测。这种双信号输出策略不仅提高了检测的灵敏度，还增强了信号的稳定性，为后续的检测和分析提供了坚实的基础。同时，该平台的建立还为设计类似的传感器系统提供了理论依据和技术支持，具有广泛的应用前景。