近日，我校材料科學與工程學院李永生教授團隊在高性能熒光診斷探針的設計合成方面取得新進展，該成果以題為“Leap-Type Response of Redox/Photo-Active Lanthanide-Based Metal-Organic Frameworks for Early and Accurate Screening of Prostate Cancer”在線發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

腫瘤標志物的精準檢測是實現(xiàn)癌癥早篩早診最有效的方法之一，但其濃度在正常和病理狀態(tài)之間通常波動很小，從而對癌癥陰陽性的精準診斷構成重大挑戰(zhàn)。例如，臨床上，酸性磷酸酶（ACP）常被當作前列腺癌（PCa）早期篩查的一種標志物，其在血清中的濃度大于9 U·L^-1即預警患癌可能。然而，目前ACP的分析主要依賴于檢測信號的“逐漸”降低或增加，這種“漸變式”的檢測模式難以精準區(qū)分ACP在PCa陰陽性之間的微小濃度差異，易造成假陽或假陰性的診斷結(jié)果。

針對這一問題，研究團隊通過將混合價態(tài)Ce金屬中心、電荷/能量供體均苯四甲酸和發(fā)光活性中心Tb³⁺共組裝到MOF中，利用ACP與混合價態(tài)Ce節(jié)點間的級聯(lián)反應，巧妙地調(diào)控體系中熒光猝滅（配體Ce⁴⁺的電荷轉(zhuǎn)移）和熒光增強（配體Tb³⁺、Ce³⁺Tb³⁺的能量轉(zhuǎn)移）過程的此消彼長，設計合成了一種“突躍”響應型鑭系MOFs熒光探針（Tb-CeMOF-X）。探針中Tb³⁺的發(fā)光在ACP閾值濃度（9 U·L^-1）時表現(xiàn)出從“無”到“有”的熒光“突變”響應（即ACP濃度< 9 U·L^-1時表現(xiàn)為熒光靜默，≥ 9 U·L^-1時熒光打開）。該過程就像酸堿滴定，即在滴定終點附近僅僅微量滴定劑就會引起指示劑顏色的突變。值得一提的是，探針“突躍”響應的靈敏度還可進一步通過適當增加MOF的結(jié)構缺陷得到提高。與“漸變”型探針相比，這一缺陷放大的“突躍”響應探針可以使血清中ACP濃度在PCa陰陽性之間的信號差異最大化，從而顯著提高PCa早期篩查的準確性。該研究為設計高精準熒光探針用于癌癥早期診斷提供了新方法和新思路。

我校材料科學與工程學院2020級博士研究生葛凱明為論文第一作者，我校郝繼娜副教授和李永生教授為共同通訊作者，研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海領軍人才等項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202411956