南华大学喻翠云/魏华/何穗穗Anal. Chem.：微流控纸基分析装置比色和光热视觉传感

研究内容

用于同时和便携式检测多种酶活性的新策略对于临床诊断和家庭护理是非常期望的。然而，迄今为止开发的方法普遍存在成本高、程序繁琐和严重依赖大型仪器的问题。

为了满足快速、准确和现场检测多种酶活性的实际要求，南华大学喻翠云/魏华/何穗穗报告了一种智能手机辅助可编程微流体纸基分析设备（μPAD），该设备利用比色和光热信号对碱性磷酸酶（ALP）和丁酰胆碱酯酶（BChE）进行同时、准确和可视化的定量检测。这些两步生物酶-纳米酶级联反应有力地支持了该平台的直接和卓越的可加工性，其对ALP和BChE的检测限较低，对BChE检测限比其他报道的纸基检测方法低一个数量级。通过对临床血清样本的分析，进一步证明了该平台的实用性和有效性。相关工作以“A Programmable Microfluidic Paper-Based Analytical Device for Simultaneous Colorimetric and Photothermal Visual Sensing of Multiple Enzyme Activities”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.作者开发了一个智能手机辅助的可编程μPAD传感平台，该平台利用比色和光热信号对ALP和BChE进行同时、准确和现场的视觉检测。

要点2.μPAD传感平台的操作基于两个顺序步骤。钴掺杂的介孔氧化铈（Co-m-CeO 2 ）在中性条件下具有显著的过氧化物酶样活性，首先催化分解H 2 O 2 ，有效地将无色的3，3′，5，5′-四甲基联苯胺（TMB）转化为蓝色氧化TMB（oxTMB）。随后将ALP或BChE添加到它们各自的底物中产生还原物质，该还原物质可以在一定程度上抑制oxTMB的转化，获得oxTMB受损的比色和光热信号。

要点3.这些两步生物酶-纳米酶级联反应有力地支持了该平台的直接和卓越的可加工性，其对ALP和BChE的检测限较低，对BChE检测限比其他报道的纸基检测方法低一个数量级。通过对临床血清样本的分析，进一步证明了该平台的实用性和有效性。该创新平台显示出巨大的潜力，作为一种简单而稳健的方法，可以同时、准确和现场目视检测真实样品中的多种酶活性。

研究图文

图1. Co-m-CeO 2 的（a）TEM、（b）HAADF-STEM和（c−f）EDS元素图像。（g）Co-m-CeO 2 的XPS测量光谱以及（h）Ce 3d、（i）Co 2p、（j）O 1s和（k）C 1s的相应高分辨率光谱。（l）Co-m-CeO 2 的XRD。

图2.（a）TMB（I）、TMB+H 2 O 2 （II）、Co-m-CeO 2 （III）、Co-m-CeO 2 +H 2 O 2 （IV）、Co-m-CeO 2 +TMB (V)和Co-m-CeO 2 +H 2 O 2 +TMB(VI),Co-m-CeO 2 紫外-可见光谱和相应的颜色变化。Co-m-CeO 2 对（b）TMB和（c）H 2 O 2 的催化动力学曲线。（d）Co-m-CeO 2 +H 2 O 2 +TMB反应体系与不同浓度的IPA、NaN 3 或BQ的相对活性。（e）不同反应体系的吸光度（空白：Com-CeO 2 +H 2 O 2 +TMB；底物：AAP或BTCh；酶：ALP或BChE）。

图3. 随着（a−c）ALP和（g−i）BChE浓度的增加，Co-m-CeO 2 +TMB+H 2 O 2 系统的紫外-可见光谱、线性关系和相应的彩色照片。随着（d−f）ALP和（j−l）BChE浓度的增加，Co-m-CeO 2 +TMB+H 2 O 2 系统的光热曲线、线性关系和相应的光热图像。

图4.（a）用于双模视觉定量检测的可编程μPAD传感平台的示意图。ΔI或ΔT与（b，d）ALP或（c，e）BChE之间的关系。插图：相应的光学和热图像。

图5. 反应系统在（a）比色和（b）光热模式下对ALP和BChE检测的抗干扰。在10个人类血清样品中，从比色和光热模式获得的对不同（c，e）ALP和（d，f）BChE活性的热图。

文献详情

A Programmable Microfluidic Paper-Based Analytical Device for Simultaneous Colorimetric and Photothermal Visual Sensing of Multiple Enzyme Activities

Kailing Li, Jun Wang, Jieqiong Wang, Zhi Zheng, Xinping Liu, Jikai Wang, Chenjing Zhang, Suisui He,* Hua Wei,* Cui-Yun Yu*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c02389

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