β-葡萄糖苷酶（β-Glu）是一种广泛存在于微生物、植物和动物中的水解酶[1,2]。它催化β-糖苷键的水解，在纤维素降解[3]、植物次生代谢以及人类疾病诊断中起着关键作用。近年来研究表明，β-Glu的异常表达与多种疾病密切相关，如戈谢病[4,5]、帕金森病[6]、糖尿病[7,8]、多囊卵巢综合征[9]和某些癌症[10,11]。此外，血清中的β-Glu活性可作为新生儿坏死性小肠结肠炎的早期诊断指标[12]。因此，β-Glu已成为这些疾病的关键生物标志物。抑制β-Glu活性对于相关疾病的治疗至关重要。鉴于合成药物的负面副作用，寻找天然来源的β-Glu抑制剂显得十分重要[13]。因此，建立高灵敏度的分析平台以定量测定β-Glu活性并高通量筛选抑制剂，在疾病诊断和药物发现中具有关键意义。
传统的β-Glu活性检测方法包括高效液相色谱[14]、颜色编码的单粒子计数[15]、化学发光测定[16]和电化学技术[17]等。尽管这些方法具有高准确性，但通常需要复杂的样品预处理程序、昂贵的仪器和专业操作人员，这限制了它们在即时检测中的应用。相比之下，包括荧光[18, [19, [20, [21]]和比色测定[22]在内的光学传感技术，由于其操作简便、响应迅速和经济高效，在酶活性检测方面展现出巨大潜力。然而，大多数传统的光学技术依赖于特定设计的有机底物或产物引起的吸光度或荧光强度变化，可能存在灵敏度不足和合成过程复杂的问题。与传统的有机荧光剂相比，纳米材料在生物传感[23, [24, [25, [26]]和化学传感[28, [29, [30, [31, [32, [33, [34, [35, [36, [37, [38, [39, [40, [41]]应用中引起了广泛关注，因为它们具有优异的生物相容性和出色的光稳定性[42,43]。近年来，一些纳米材料（如共价有机框架[44]和碳点[45]）被设计用于β-Glu的检测。然而，现有的利用纳米材料的荧光方法主要依赖于4-硝基酚（通过β-Glu的水解产生）来“关闭”荧光。这种依赖于信号淬灭的检测机制经常遇到背景干扰严重和灵敏度不足的问题。值得注意的是，大多数现有检测技术仅产生一个分析响应信号。这些单模式检测策略容易受到环境干扰（如光散射和背景荧光）的影响，最终导致检测精度降低和测量一致性受损。因此，开发开启式荧光和比色双模式传感平台成为研究重点，信号互补性可以显著提高检测精度。
最近，硅纳米粒子（Si NPs）由于其良好的生物相容性[46,47]、较高的荧光量子产率和可调的表面化学性质[48, [49, [50, [51, [52]]而在生物标记和传感方面表现出显著优势。与大多数需要高温高压等苛刻合成条件的纳米材料不同，Si NPs可以利用有机硅烷前体和酶催化反应在温和环境中原位生成[53]，使其特别适合用于生物酶分析[54,55]。考虑到经济效率、温和的合成条件及简便性，我们受到启发，采用类似策略合成新的Si NPs以检测β-Glu活性。
在这项研究中，我们通过整合荧光和比色检测，构建了一种简单而高灵敏度的双模式传感系统，其中吸光度和荧光强度的变化定量反映了β-Glu活性。所提出的策略基于β-Glu对其特定底物熊果苷（Arbutin，Arb）的水解反应，生成羟基醌（HQ）作为酶产物。利用这一反应，以N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷（AEEA）作为硅源，酶促生成的HQ在温和条件下作为还原剂，实现Si NPs的一锅合成，并产生荧光和比色信号（图1）。随着β-Glu浓度的增加，合成Si NPs的光学信号逐渐增强。所开发的双模式传感系统成功应用于实际人体血清样本中β-Glu活性的准确测量以及潜在β-Glu抑制剂的高通量筛选。
