基于多功能镧系金属有机框架的胰凝乳蛋白酶活性比率荧光/色度双模式检测新方法

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Dual-Readout Analysis of Chymotrypsin Activity Based on Multifunctional Lanthanide Metal-Organic Framework

本文开发了一种基于多功能镧系金属有机框架（Ln-MOF）的比率荧光/色度双模式检测策略，用于胰凝乳蛋白酶（ChT）活性分析。该研究创新性地设计了非肽小分子底物3-HPB，结合Eu3+构建的Eu-BTEC框架，实现了对人唾液ChT的高灵敏、高准确度检测，为胰腺疾病的无创早期诊断提供了新平台。

　　

Highlight

3-HPB底物的设计与验证

基于已报道的非肽胰凝乳蛋白酶（ChT）底物通常具有4-溴丁酰基团这一特点，以及间苯二酚（RS）-多巴胺（DA）荧光生成反应，我们合理设计了3-HPB作为一种新的ChT底物。3-HPB的成功合成首先通过¹H NMR谱图（图S1）得到确认。此外，其傅里叶变换红外（FT-IR）谱图提供了补充证据（图S4），显示在3410 cm^-1附近有一个宽的O-H伸缩振动带，在1740 cm^-1处有强烈的C=O伸缩振动峰，以及在619 cm^-1处有C-Br键的特征吸收峰，这些结果共同证实了目标分子的结构。

结论

本工作中，我们开发了一种基于多功能Eu-BTEC的检测ChT活性的双模式（比率荧光和色度）策略。我们基于ChT的酶促特异性，合理设计了一种新型的非肽小分子底物3-HPB，其具有结构简单和亲和力高的优点。在ChT催化的水解作用下，3-HPB生成RS，RS随后与DA反应形成蓝色的荧光Azamanidine产物，导致荧光信号从红色（来自Eu-BTEC）转变为蓝色。Eu-BTEC Ln-MOF在该系统中扮演了双重角色：既作为红色荧光内标，用于构建比率荧光（F_Blue/F_Red）和比率色度（B/R）信号，又作为纳米酶通过限域催化作用加速RS-DA荧光生成反应。基于此，我们建立了一种高灵敏的比率荧光法用于检测人唾液中的ChT活性，检测限低至0.0107 U mL^-1。此外，我们还构建了一个由紫外灯和照度计组成的便携式视觉检测装置，用于比率色度分析，其检测限为0.0144 U mL^-1。两种方法均显示出高准确度（回收率在82.4%至107.0%之间），并且对实际唾液样本的检测结果具有良好的一致性（p > 0.05）。这项工作不仅为ChT活性检测提供了一种新策略，而且引入了一种结构简单、亲和力高的底物，为未来开发灵敏可靠的酶活性检测方法提供了一个有前景的平台。