基于FRET的荧光适配体传感器：利用硫掺杂氮化碳量子点与MXene-金纳米复合材料实现超灵敏低密度脂蛋白检测

本研究创新性地构建了一种基于荧光共振能量转移（FRET）原理的荧光适配体传感器，以硫掺杂石墨相氮化碳量子点-适配体复合物（S-g-CNQDs-LDLApt）为荧光供体，MXene-金纳米复合材料（MXene-Au）为能量受体，实现了对心血管疾病关键生物标志物——低密度脂蛋白（LDL）的超灵敏检测（检测限达0.343?μg/mL），为床旁心血管风险分层提供了新技术范式。

　　

Section snippets

Preparation of S-g-CNQDs

精确称量0.3842克（2毫摩尔）柠檬酸与0.6090克（8毫摩尔）硫脲，于玛瑙研钵中研磨至混合均匀。将混合粉末转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，置于200°C鼓风烘箱内反应2小时。待反应釜自然冷却至室温后，小心开启釜体，将反应得到的固体溶于20毫升超纯水中。溶液分装至10毫升离心管后——

Experimental principles and detection mechanisms based on the FRET principle

如方案图1所示，本实验设计基于荧光共振能量转移（FRET）机制：以硫掺杂氮化碳量子点-低密度脂蛋白适配体复合物（S-g-CNQDs-LDL_Apt）作为能量供体，MXene-金纳米复合材料（MXene-Au）作为能量受体。S-g-CNQDs通过肽键共价连接低密度脂蛋白适配体（LDL_Apt）。当S-g-CNQDs-LDL_Apt与MXene-Au混合时，适配体复合物凭借MXene的层状结构和强大吸附能力被吸附至其表面，导致供体与受体间发生高效FRET，使S-g-CNQDs的荧光显著猝灭。加入目标分析物低密度脂蛋白（LDL）后，LDL_Apt特异性识别并结合LDL，引发构象变化，使复合物从MXene-Au表面解离，FRET过程被中断，荧光信号恢复——且恢复程度与LDL浓度成正比！

Conclusions

总之，我们成功构建了一种基于FRET的传感器（S-g-CNQDs-LDL_Apt/MXene-Au），用于高灵敏、高选择性检测低密度脂蛋白（LDL）。该传感器采用柠檬酸和硫脲合成的S-g-CNQDs作为高量子产率、光稳定的荧光供体，MXene-金纳米复合材料作为高效猝灭剂，表现出卓越性能。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等全面表征，证实了纳米材料的结构与界面特性。