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为解决心肌损伤检测问题，研究人员开展基于量子点（QDs）、超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）和适配体检测心肌肌钙蛋白 I（Troponin I）的研究。结果显示该传感器检测限低、稳定性好。这为心肌损伤检测提供了新方法。
在生命的长河中，心脏就像一台永不停歇的精密 “发动机”，为身体各个器官输送着至关重要的血液。一旦心脏出现问题，后果不堪设想。心肌损伤便是威胁心脏健康的一大 “杀手”，而及时、准确地检测出心肌损伤对于治疗和挽救生命至关重要。传统的心肌损伤检测方法，如实验室检测，往往需要专业的技术人员和昂贵的设备，不仅耗时费力，还可能因为各种因素导致检测结果不准确。这就好比在一场与时间赛跑的比赛中，传统方法却总是慢半拍，无法满足临床快速、准确诊断的需求。
为了攻克这一难题，来自土耳其多所高校（安卡拉科学大学、安卡拉哈奇贝拉姆维利大学、安卡拉耶尔德勒姆贝亚齐特大学）的研究人员展开了深入研究。他们致力于开发一种新型的生物传感器，以实现对心肌损伤标志物 —— 心肌肌钙蛋白 I（Troponin I）的高效检测。最终，他们成功研制出一种基于量子点（QDs） - 超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs） - 适配体的可重复使用的开启式荧光生物传感器，这一成果发表在《Journal of Fluorescence》上，为心肌损伤的检测带来了新的曙光。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：
- 材料制备与修饰：通过对 CdSe/ZnS 量子点用 3 - 巯基丙酸（MPA）进行修饰，使其具有水溶性，并利用 N -（3 - 二甲基氨基丙基） - N - 乙基碳二亚胺（EDC）和 N - 羟基琥珀酰亚胺（NHS）激活羧基，将 Tro4 适配体连接到 SPION/QD 共轭物上。
- 表征技术：运用透射电子显微镜（TEM）观察材料的形态；采用动态光散射（DLS）测量纳米生物传感器及其组件的流体动力学尺寸和 zeta 电位；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析材料表面功能基团的变化；通过紫外 - 可见光谱（UV - Vis spectroscopy）研究纳米传感器的光学性质。
- 检测分析：运用荧光光谱技术，在不同波长范围内测量荧光强度，以此评估 QDs - SPION - Aptamer 共轭物与目标分子（Troponin I）的结合相互作用，同时用于检测传感器的选择性和稳定性。
下面让我们来看看具体的研究结果：
- 生物传感器的表征：
- 适配体负载量：通过测量单链 DNA（ssDNA）在 260nm 处的吸光度，发现约 70% 的初始适配体保留在纳米传感器上，表明 QDs - SPION - Aptamer 系统功能化有效。
- 尺寸与电位：分析 SPIONs、QDs、SPION + QD 和 SPION + QD + 适配体（纳米生物传感器）的流体动力学尺寸，分别为 215.8 ± 3.22nm、1929.33 ± 184nm、2531.33 ± 211.3nm 和 5540.66 ± 2011nm。zeta 电位测量显示，MPA 涂层使 CdSe/ZnS 表面带负电，适配体成功涂层后，纳米传感器的 zeta 电位从正值变为 - 32mV。
- 微观形态与结构：TEM 图像显示，MPA 涂层的 QDs 核心结构直径为 10 - 15nm，呈圆形；PEI 涂层的 SPIONs 大多呈球形。FTIR 光谱分析表明，材料表面的功能基团发生了预期的反应和变化，且制备的纳米复合结构具有水溶性，适合生物传感器应用。UV - Vis 光谱也证实了纳米生物传感器各组件的存在。
- 基于荧光的心肌肌钙蛋白 I 检测与定量：
- 荧光变化规律：随着心肌肌钙蛋白 I 浓度增加，传感器荧光强度增强。在 2 - 40ng/ml 范围内，荧光强度变化与心肌肌钙蛋白 I 浓度呈线性关系，回归方程为 (F1-F0)/F0（相对荧光强度） = 0.0156 × 心肌肌钙蛋白 I (ng/ml) + 0.2137（R2=0.9777） 。
- 检测限与定量限：通过标准偏差法计算得出，该传感器的检测限（LOD）为 13.3ng/ml，定量限（LOQ）为 40.3ng/ml。
- 荧光生物传感器选择性和稳定性的测定：
- 稳定性：对不同浓度（10ng/ml 和 40ng/ml）的心肌肌钙蛋白 I 进行检测后，将传感器组件磁分离、清洗并储存。30 天后再次检测，发现荧光强度无明显损失，表明该传感器在 30 天内具有很高的光稳定性和可重复性。
- 选择性：在存在尿酸、乳酸、葡萄糖等多种人体血液中常见的化学物质和生物分子时，该传感器对心肌肌钙蛋白 I 具有较好的选择性。尽管酸性分析物和某些物质会使传感器荧光强度淬灭，但在检测心肌肌钙蛋白 I 时，其 “开启” 机制不受影响。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功制备了一种基于 QDs、SPIONs 和 Tro - 4 适配体的开启式生物传感器。此传感器无需预处理和复杂仪器，可重复使用，对低浓度的心肌肌钙蛋白 I 也能产生显著的荧光响应。在 2 - 40ng/ml 范围内，传感器的分析曲线对心肌肌钙蛋白 I 浓度显示出良好的线性关系。而且，在血清中存在干扰代谢物的情况下，荧光增强而非减弱，这为传感器提供了可接受的灵敏度。该纳米传感器令人满意的可重复性表明，它是检测心肌肌钙蛋白 I 的理想选择，为心肌损伤的早期诊断和临床监测提供了一种高效、便捷的新工具，有望在未来的临床实践中发挥重要作用，帮助医生更及时、准确地判断患者的心脏健康状况，为挽救生命争取宝贵的时间。
