基于大斯托克斯位移AIEgens的磁/荧光条形码平台实现高精度多重检测

【编辑推荐】针对磁性荧光编码中磁纳米粒子(MNPs)的荧光猝灭效应、聚集诱导猝灭(ACQ)及光子重吸收问题，研究人员开发了基于大斯托克斯位移AIEgens的磁/荧光条形码平台。通过原位生成和层层修饰策略制备微球，成功构建6×6编码矩阵（36种组合），实现7种细胞因子5.5-20.6 pg·mL-1的高灵敏度检测，为临床精准多重检测提供新工具。

　　

在生物医学检测领域，悬浮阵列技术(SAT)因其高通量、小样本需求的特点，成为单细胞分析和疾病早期诊断的重要工具。然而，传统荧光编码面临磁纳米粒子(MNPs)猝灭效应、有机发光团聚集诱导猝灭(ACQ)和光谱交叉等瓶颈，严重限制编码容量和检测精度。尤其令人困扰的是，商业化的Luminex xMAP系统虽能提供100种编码，但小斯托克斯位移染料的光子重吸收现象导致信号失真，而量子点编码又受限于胶体稳定性问题。

针对这些挑战，华南理工大学等机构的研究团队创新性地利用聚集诱导发光材料(AIEgens)的大斯托克斯位移特性，开发了新型磁/荧光条形码平台。研究通过AIE-R（发射峰625 nm）和AIE-IR（780 nm）两种非光谱重叠的AIEgens，结合原位磁生成和层层修饰策略，成功构建了抗猝灭、低能量转移的编码微球。实验证实该平台可实现6种强度×2种颜色的36重编码，并成功应用于7种血清细胞因子（IFN-γ、IL-4等）检测，灵敏度达5.5-20.6 pg·mL^-1，与临床诊断结果高度一致。相关成果发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》。

关键技术包括：1）采用溶胀法将AIEgens嵌入聚苯乙烯微球；2）原位生成磁性组分以降低猝灭效应；3）基于大斯托克斯位移（>100 nm）设计非重叠光谱编码；4）建立6×6强度-颜色矩阵的悬浮阵列检测系统；5）使用患者血清样本验证临床适用性。

【研究结果】

1. ACQ与光子重吸收问题的解决：对比传统染料Cy-5和APC（斯托克斯位移仅20 nm），AIEgens的大斯托克斯位移（>100 nm）有效抑制了光子重吸收，荧光强度提升3.8倍（图1）。
2. 磁性编码优化：通过TEOS包覆MNPs，使AIE-R在磁性微球中的荧光保留率达82.5%，远高于传统染料的31.7%（图2）。
3. 编码容量扩展：双色六强度组合成功构建36种可区分编码，解码错误率<0.1%（图3）。
4. 临床验证：对7种细胞因子的检测限比ELISA低1-2个数量级，且与临床结果相关系数R²>0.99（图4）。

【结论与意义】
该研究首次将AIEgens的大斯托克斯位移特性与磁性编码结合，突破性地解决了SAT技术中ACQ、光子重吸收和磁猝灭三大难题。Ben Zhong Tang团队提出的层状结构设计使荧光强度与编码数量呈线性关系（R²=0.997），为开发>100重编码系统奠定基础。临床样本检测验证了其在自身免疫疾病和癌症筛查中的应用潜力，特别是对低丰度生物标志物（如IL-2）的高灵敏度检测，为精准医疗提供新范式。国家自然科学基金（52473173）等项目的支持凸显该研究的战略价值。