基于羟基酪醇-萘酚偶氮荧光反应和Eu MOF的卡托普利荧光/智能手机双模式检测方法

《Microbiology Resource Announcements》：Fluorescence/smartphone dual-mode detection of captopril based on hydroxytyrosol-naphthoresorcin fluorogenic reaction and Eu MOF

双模式比率探针基于HYT-NR荧光反应和Eu MOF纳米材料，实现卡托普利的高灵敏检测（荧光LOD 0.54 μM，比色0.71 μM），利用Cu2?催化荧光生成与配位竞争双重机制，智能手机辅助比色可视化，成功应用于药物监控。

　　这项研究介绍了一种新型的比率型荧光探针，该探针结合了羟基酪醇（HYT）与萘二酚（NR）的荧光反应以及铕（Eu3?）金属有机框架（Eu MOF）纳米材料，用于对卡托普利（CAP）进行荧光和智能手机辅助比色的双模式检测。卡托普利是一种常用的血管紧张素转换酶抑制剂（ACE抑制剂），广泛应用于治疗高血压、心力衰竭、冠心病以及某些类型的肾病。然而，其使用也伴随着一些潜在的副作用，例如头痛、低血压和肾功能下降等，且过量使用可能导致骨髓抑制和蛋白尿。因此，开发一种准确、灵敏且适用于药品质量控制和患者监测的检测方法具有重要意义。

当前，已有多种技术被用于卡托普利的检测，包括电化学、化学发光、质谱、表面增强拉曼光谱、比色法以及高效液相色谱等。然而，这些方法在实际应用中存在一些局限性，例如成本高、操作复杂、需要昂贵仪器等。相比之下，荧光检测方法因其操作简便、成本较低、响应速度快以及良好的选择性而受到研究者的广泛关注。传统的荧光检测方法依赖于单一荧光强度的变化，容易受到探针分布不均、自体荧光干扰以及仪器参数波动等因素的影响，从而导致假阳性信号的产生，影响检测的准确性。因此，比率型荧光检测方法因其自我校准的特性，能够通过两个不同荧光强度的比值来减少假阳性信号，提供更加精确和可靠的定量信息。这种技术已被广泛应用于离子、分子和酶等不同目标物的检测。

在本研究中，研究人员设计了一种结合HYT-NR荧光反应与Eu MOF的创新比率型检测平台。该平台利用Cu2?作为催化剂，促进HYT和NR在氧气存在下的氧化反应，生成一种在478纳米波长下发射荧光的荧光标记物（Fluo）。同时，Cu2?与Eu MOF中的有机配体之间的竞争性配位作用显著抑制了Eu MOF在615纳米波长下的红色荧光发射。当加入CAP后，由于CAP中的硫醇基团（–SH）对Cu2?具有较强的亲和力，Cu2?会从Eu MOF中脱离，从而恢复Eu MOF的红色荧光发射。此外，荧光颜色从蓝色变为红色的变化可以通过智能手机上的颜色识别应用程序进行检测，使得该方法不仅具备荧光检测的优势，还能够借助智能手机进行比色检测，大大提高了检测的便捷性和实用性。

该比率型探针的检测性能表现出良好的线性范围和灵敏度。在荧光检测模式下，检测范围为0至160微摩尔，而在智能手机辅助比色检测模式下，检测范围为0至100微摩尔。检测限分别为0.54微摩尔和0.71微摩尔，显示出极高的灵敏度。同时，该方法在实际药物样品中的应用结果表明，其具有良好的稳定性和重复性，显示出在药品监测方面的巨大潜力。

为了实现荧光检测，研究人员采用了以下步骤：首先，将不同浓度的CAP溶液（16微升）加入含有灭菌水（16微升）、HEPES缓冲液（4微升，浓度为100毫摩尔，pH值为7.0）以及Cu2?溶液（4微升，浓度为1毫摩尔）的混合液中，然后在室温下孵育2分钟。接着，依次加入HYT（5微升，浓度为500微摩尔）、NR（5微升，浓度为500微摩尔）、Eu MOF（30微升）以及灭菌水（20微升），并在室温下继续反应20分钟。最后，从反应液中取出90微升样品，使用荧光光谱仪进行分析，激发波长设置为388纳米。对于智能手机辅助的比色检测，研究人员在365纳米紫外灯照射下对样品进行荧光成像，并通过智能手机摄像头捕捉图像，随后使用颜色识别应用程序进行分析。

在实际药物样品的检测过程中，研究人员使用了由中国医药集团汕头金石制药有限公司生产的卡托普利片剂。首先，将卡托普利片剂研磨成粉末，然后将其溶解于去离子水（10毫升）中，并在室温下超声处理20分钟。随后，通过0.22微米孔径的微孔滤膜进行过滤，以去除可能的杂质。最后，采用标准加入法，将不同浓度的CAP加入水样中，并按照上述荧光和比色检测流程进行分析。这种方法不仅操作简便，而且能够在短时间内完成检测，适用于现场快速检测和实际应用中的药品质量控制。

Eu MOF的表征结果显示，其最大激发波长位于388纳米，而在不同激发波长下表现出清晰的发射峰，分别位于591、615、650和695纳米处。这些发射峰是由于Eu3?离子的f-f电子跃迁所导致的。其中，615纳米处的发射峰最为强烈且清晰，这是由⁵D₀?→?⁷F₂跃迁引起的。在365纳米紫外光照射下，Eu MOF的红色发射可以通过肉眼清晰观察到，这为比色检测提供了便利。同时，Eu MOF的优异光学性能，如大斯托克斯位移、良好的单色性和较长的荧光寿命，使其成为一种理想的荧光材料，适用于多种传感和生物成像应用。

该研究的创新点在于将HYT-NR荧光反应与Eu MOF结合，形成了一种新型的比率型探针。通过Cu2?的催化作用，实现了对HYT-NR荧光反应的高效调控，同时利用Cu2?对Eu MOF的淬灭效应和对CAP的高亲和力，实现了对CAP的双重检测模式。这种设计不仅提高了检测的灵敏度和选择性，还通过智能手机辅助比色检测，使得检测过程更加便捷和高效。此外，该方法在实际药物样品中的成功应用，表明其在药品质量控制和患者监测方面具有广阔的应用前景。

该研究的成果为开发新型、高效、低成本的药品检测方法提供了新的思路。通过将传统的荧光检测与现代智能手机技术相结合，不仅拓宽了荧光检测的应用场景，还降低了检测的门槛，使得普通用户或非专业人员也能轻松进行相关检测。此外，比率型检测方法的引入，有效解决了传统荧光检测中因信号波动导致的假阳性问题，提高了检测的准确性和可靠性。未来，随着智能手机技术的不断进步和普及，这种结合荧光与比色的双模式检测方法有望在临床诊断、环境监测以及食品安全等领域得到更广泛的应用。

该研究的实施依赖于多个技术支持和资源。其中，国家自然科学基金（NNSF of China）提供了关键的科研经费支持，项目编号为22466018和22261019。此外，江西省自然科学基金（NSF of Jiangxi Province）也给予了资助，项目编号为20232BAB203010。同时，江西省科技师范学院的“江西省有机功能分子重点实验室”（No: 2024SSY05141）为研究提供了实验平台和技术支持。这些资金和资源的投入，确保了研究的顺利进行，并为后续的深入研究和应用推广奠定了坚实的基础。

综上所述，这项研究成功开发了一种基于HYT-NR荧光反应和Eu MOF的比率型探针，实现了对卡托普利的双模式检测。该方法不仅具有高灵敏度和选择性，还具备操作简便、成本低廉和适用于现场检测等优势。通过结合智能手机辅助比色检测，进一步提升了检测的便捷性和实用性。未来，随着相关技术的不断完善和应用拓展，这种检测方法有望在更多领域发挥重要作用，为药品监测和相关科学研究提供有力支持。