智能手机集成荧光碳纳米粒子用于胆红素定量检测的生物传感研究

研究人员针对新生儿黄疸诊断中胆红素检测的时效性和准确性需求，开发了一种基于生物质衍生荧光碳纳米粒子(CNP)的"关-开"型传感器。该研究通过HRTEM、XPS等技术表征CNP特性，利用Fe3+介导的荧光淬灭-恢复机制，实现了32 nM检测限的高选择性胆红素检测，并成功应用于血清和尿液样本分析。

　　

在新生儿健康监测领域，胆红素水平的精准检测直接关系到黄疸的早期诊断。传统检测方法存在设备昂贵、操作复杂等问题，特别是在资源有限地区难以普及。更棘手的是，当血清胆红素浓度超过20 mg/dL时，可能引发急性胆红素脑病，造成不可逆的神经损伤。现有荧光检测技术虽有一定灵敏度，但往往受限于复杂的样品前处理或特异性不足的缺陷。

针对这一临床痛点，印度圣托马斯学院（St. Thomas College, Thrissur）的研究团队创新性地开发了基于生物质衍生的荧光碳纳米粒子(CNP)检测系统。这项发表在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》的研究，通过将纳米材料特性与智能手机平台结合，实现了便捷、低成本的胆红素定量检测。

研究主要采用水热法合成CNP，通过HRTEM观察形貌，XPS分析化学组成，DLS测定流体力学直径，荧光光谱评估光学特性。建立Fe³⁺介导的荧光淬灭体系后，系统考察了胆红素浓度与荧光恢复的定量关系，并验证了实际样本中的检测性能。

【材料与表征】
XRD显示CNP具有石墨晶体结构(002)晶面特征峰。FTIR证实表面富含羟基和羰基，这些官能团为Fe³⁺结合提供了位点。HRTEM显示8-16 nm的球形颗粒，DLS测得平均粒径12.94±0.19 nm，在350 nm激发下呈现激发波长依赖性发光，平均荧光寿命4.4 ns。

【传感机制】
Fe³⁺通过配位作用使CNP荧光淬灭效率达85%，而胆红素能竞争性结合Fe³⁺使荧光恢复。该体系对胆红素表现出显著选择性，常见干扰物如葡萄糖、尿素等引起的信号变化小于5%。智能手机成像分析建立的校准曲线，检测线性范围50-800 nM，检出限32 nM，较既往文献报道的85 nM显著提升。

【实际应用】
在加标回收实验中，血清样本回收率98.2-102.4%，尿液样本96.8-104.3%。与临床标准方法比对显示良好相关性(r²>0.99)，证实了方法的可靠性。

这项研究的重要意义在于：首次构建了CNP-Fe³⁺体系的胆红素"关-开"检测策略，通过智能手机实现了可视化半定量检测。生物质原料和常温反应条件使成本降低约70%，为开发家庭式黄疸监测设备奠定了基础。未来通过优化纳米表面修饰，有望进一步拓展其在肝病诊断中的应用价值。