《RSC Advances》：Recent advances in optical sensing strategies for uric acid detectionOpen Access
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尿酸（UA）作为嘌呤代谢的副产物，是痛风、肾脏与心脏疾病及代谢功能障碍等多种医学状况的重要生物标志物。本文系统综述了尿酸光学检测技术的最新进展，将各类平台归为比色（colorimetric）与荧光（fluorometric）传感器两大类别，重点剖析其检测参数（
尿酸（UA）作为嘌呤代谢的副产物，是痛风、肾脏与心脏疾病及代谢功能障碍等多种医学状况的重要生物标志物。本文系统综述了尿酸光学检测技术的最新进展，将各类平台归为比色（colorimetric）与荧光（fluorometric）传感器两大类别，重点剖析其检测参数（如灵敏度、选择性与检测限）及工作原理。荧光传感器可实现极低检测阈值（纳摩尔范围）与高特异性，而比色传感器则在复杂样品基质中表现出快速、可视与稳定优势。现有光学化学传感器仍缺乏系统分类框架，本文据此梳理了基于小分子有机物、纳米结构、金属有机框架（MOF）、配位聚合物等体系的尿酸识别设计策略与分子识别机制，并探讨将其集成至可穿戴技术与诊断平台以实现个性化医疗的潜力；最后展望了多重传感系统与机器学习信号分析等下一代point-of-care诊断与实时健康监测的发展方向。
引言（Introduction）
尿酸（2,6,8-三羟基嘌呤，UA）是嘌呤代谢副产物，在血清与尿液中作为关键生物标志物。血清中正常浓度范围为240–520 μM，尿液中为1.49–4.46 mM。尿酸在黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase）作用下生成，其稳态形式以三酮式（triketo tautomer）最稳定，单羟基式（monohydroxy tautomer，UA1）次之；在水相中主要通过–OH去质子化形成单阴离子。尿酸异常累积与痛风、肾病、子痫前期、糖尿病、肥胖及心血管疾病相关，而过低的尿酸水平亦可能带来硬化风险。传统检测手段如表面增强拉曼光谱（SERS）、毛细管电泳-化学发光、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）、高效液相色谱（HPLC）与电化学方法多依赖复杂前处理与昂贵仪器。相比之下，比色与荧光光学技术因操作简便、响应快、成本低而受到关注。本文聚焦光学传感策略，涵盖小分子荧光化学传感器、纳米结构、银纳米棱镜（利用表面等离子体共振）、金属有机框架（MOF）、氮掺杂碳点-铬（VI）体系、配位聚合物等，并阐述传感器设计逻辑、检测限、选择性及生物应用挑战与趋势。
尿酸光学化学传感器（Chemosensors for uric acid，UA）
光学化学传感器的设计目标是构建分子或材料体系，使其与尿酸选择性相互作用并产生可测量的颜色或荧光信号改变。识别单元通常借助静电作用、π–π堆积与氢键与尿酸结合。下文按材料与机制对代表性体系进行归类讨论。
小分子荧光化学传感器（Small-molecule based fluorescent chemosensors for UA recognition）
研究人员构建了罗丹明-萘啶类探针，其与尿酸作用后发生环打开，溶液由无色变粉红，并在561 nm出现新发射峰，表现为明显“off-on”响应；该探针对细胞毒性低，可用于HeLa细胞成像。另一吡喃并胸腺嘧啶衍生物探针在水中通过π堆积与氢键识别尿酸，呈现turn-on荧光，结合常数Ka = 3.10 × 10? M?1，对嘌呤类干扰物具高选择性。萘啶类荧光探针在含水体系中使荧光在355 nm与420 nm处淬灭，检测限可达0.6 μM，并可通过共聚焦显微镜在Vero 76细胞中观测，亦适用于尿液与血清检测。萘酰亚胺类“turn-on”探针基于光诱导电子转移（PET）机制，经纤维素纸基固定后可制成试纸条，用于谷物与模拟尿样检测。哌嗪修饰萘酰亚胺探针中，尿酸与哌嗪氮孤对电子形成氢键，抑制PET，使540 nm荧光增强，并在活细胞成像中表现良好生物相容性。萘啶受体6a–6c中，6b因ADDA结合位点对尿酸结合更强，6a存在自二聚，6c因分子内氢键削弱识别；其中6b荧光淬灭显著，适于高灵敏非酶检测。
含金属配位位点的化学传感器：金属有机框架与配位聚合物（Chemosensors having metal ions as coordination sites，MOFs，coordination polymers）
磷酸盐基Ln-MOF体系MIL-91(Al:Eu)及其Cu2?复合材料中，Cu2?先淬灭Eu3?发光，尿酸加入后恢复发光，表现为turn-on传感，对尿液中尿酸检测限约1.6 μmol L?1。镧系配位聚合物[La/Ce/Pr(TCPB)(DMF)?]?中，Pr体系淬灭效率最高（84%），检测限0.28 μM；其主要归因于激发光竞争吸收（inner-filter型衰减），在模拟尿中回收率良好且可循环使用。后功能化UiO-PSM材料通过酰胺化修饰，尿酸经氢键、配位与π–π作用形成基态复合物，导致静态淬灭，线性范围0.01–400 μM，检测限达2.3 nM，可用于血清与尿样。牛血清白蛋白保护金银双金属纳米簇（BSA-Au/Ag NCs）结合邻苯二胺（OPD）与尿酸酶生成H?O?，氧化产物2,3-二氨基吩嗪（DAP）在580 nm发光并淬灭纳米簇690 nm发射，构成比率荧光检测，检测限5.1 × 10?? M。Cu2?功能化Tb-MOFs体系在0–104 μM范围呈turn-on响应，检测限0.65 μM，并可构建分子逻辑门，提升智能生化传感能力。
总体来看，该综述系统建立了尿酸光学传感器的分类框架：小分子探针侧重氢键与PET调控的可视化识别，MOF与配位聚合物侧重框架内能量转移与静态/竞争吸收淬灭，纳米簇体系则引入酶促H?O?中间体与比率信号。未来通过多重读出、可穿戴集成与机器学习辅助信号解析，可推动下一代即时诊断与实时健康监测平台的建立。
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