南京师大黄和教授团队《ACS AMI》封面：基于等离子增强的近红外荧光探针用于脂多糖荧光开启式分析

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脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）是革兰氏阴性菌细胞膜的主要成分，能够引起身体一系列的天然免疫反应，从而造成包括败血症，感染性休克甚至会造成多器官功能障碍综合征。此外，脂多糖含量高低，是检查患者肝脏的合成、分泌、代谢和肝脏受损状况的关键指标，对医疗工作者了解、诊断和治疗肝病有着非常重要的现实意义。

南京师范大学食品与制药工程学院黄和教授课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表了“Near-Infrared-Fluorescent Probe for Turn-On Lipopolysaccharide Analysis Based on PEG-Modified Gold Nanorods with Plasmon-Enhanced Fluorescence”的文章（DOI：10.1021/acsami.1c19746）。研究提出了一种基于等离子增强近红外荧光生物传感器用于荧光开启式定量检测脂多糖和革兰氏阴性菌--大肠杆菌（E. coli），该传感器也实现革兰氏阴性菌大肠杆菌（膜表面含脂多糖）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）（膜表面不含脂多糖）可视化区分。等离子的荧光信号增强取决于等离子体基元的类型、等离子共振波长与荧光激发和发射波长之间的光谱重叠程度，以及等离子体纳米颗粒与荧光团之间的距离。本研究合成了具有不同等离子共振波长的金纳米棒以探究光谱重叠程度对荧光增强效果的影响，选用不同分子量的聚乙二醇以探究等离子纳米颗粒与荧光团之间的距离对荧光增强效果的影响。该探针能够用于脂多糖的超灵敏分析，检出限为3.85 ng/mL，还可以用于大肠杆菌的定量分析，检出限为1.0 × 10⁶ cfu/mL。

图1 等离子增强近红外荧光传感器用于脂多糖的“turn-on”检测机理图

图2 （A）AuNRs665 （A1），AuNRs766 （A2）， AuNRs835 （A3）的紫外-可见吸收光谱。AuNRs665 （B），AuNRs766 （C），AuNRs835（D）透射电镜表征。图1C插图为AuNRs766-PEG₅₀₀₀ 的透射电子显微镜图。（E）AuNRs766, AuNRs766-PEG₅₀₀₀， AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13，E. coli 和 AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13 + E. coli 的Zeta电位图. （F）AuNRs766 （F1），AuNRs766-PEG₅₀₀₀ （F2），AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13 （F3）， KC-13 （F4），AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 （F5），AuNRs766-PEG₅₀₀₀-Cy7 （F6）的红外光谱表征。

图3 (A) Cy7 (A1), AuNRs766 (A2), AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13 (A3) 以及AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 (A4)的荧光发射光谱图。(B) Cy7 (B1), AuNRs665-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 (B2), AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 (B3)以及AuNRs835-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 (B4) 的荧光发射光谱图。(C) AuNRs665 (C1), AuNRs766 (C2), AuNRs835 (C3) 和Cy7 (C4)的紫外-可见光谱图，Cy7 (C5)的荧光发射光谱图。(D) Cy7 (D1), Cy7与AuNRs766混合 (D2), AuNRs766-PEG₁₀₀₀-Cy7 (D3), AuNRs766-PEG₅₀₀₀-Cy7 (D4)以及 AuNRs766-PEG₁₀₀₀₀-Cy7 (D5)的荧光发射光谱图

图4 (A) 在不同浓度LPS存在下AuNRs766-PEG₅₀₀₀/KC13-Cy7 (0.11 mg/mL)的荧光光谱图。(B) LPS的浓度和荧光强度的线性关系。(C) 在各种潜在干扰物存在下探针的荧光强度比(F/F₀ - 1)。LPS 和 Na⁺ 的浓度分别是1 μg/mL，0.9 mg/L，其它干扰物质的浓度是LPS浓度的50倍。F是存在LPS时的探针的荧光强度， F₀是不存在LPS时的探针的荧光强度。

图5 (A) 等离子荧光探针在加入E. coli 或者S. aureus前后的荧光强度改变；(B)不同浓度的E. coli加入前后等离子增强荧光探针的强度变化；(C) 探针荧光强度与E. coli浓度拟合图；(D) 各种细菌在加入探针前后的图片；(E) 加入探针前E. coli的扫描电子显微镜照片；(F) 加入探针后E. coli的扫描电子显微镜照片；(G) 加入探针前S. aureus的扫描电子显微镜照片；(H) 加入探针后S. aureus的扫描电子显微镜照片。

南京师范大学食品与制药工程学院与南京工业大学生物与制药工程学院联合培养硕士研究生李以婷为论文第一作者，论文通讯作者是南京师范大学食品与制药工程学院黄和教授和杨雅琼讲师。此研究得到国家自然科学基金青年基金项目等资助。

原文链接

https://doi.org/10.1021/acsami.1c19746.

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