组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
ATP（adenosine triphosphate, ATP），水溶液/缓冲液（原文未报告血清等实际生物基质）
检测原理
该传感器采用均相 LRET 机制。NaYF4:Yb3+,Er3+ UCNPs 在 980 nm 近红外光激发下产生绿色上转换发射（约 540 nm），TAMRA 作为受体在约 577 nm 发射。无 ATP 时，UCNPs_DNA 与 TAMRA_DNA 杂交形成双链，使供体与受体距离接近，LRET 效率较高，TAMRA 发射增强、UCNPs 绿色发射被部分猝灭。加入 ATP 后，ATP 适配体优先结合 ATP 并形成稳定复合物，构象变化导致 TAMRA_DNA 从双链中解离，供受体距离增大，LRET 效率下降，TAMRA 发射降低、UCNPs 绿色发射回升。通过监测 I540/I577 比值随 ATP 浓度增加的变化实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 20 mM；线性范围: 0.1–0.75 mM
效应效果
该传感器在 ATP 检测中表现出良好特异性：与 ADP、CTP、GTP 等类似物相比，I540/I577 信号仅对 ATP 发生明显变化；含两个点突变的适配体对照失去 ATP 结合能力，进一步证明识别特异性。NBT 实验和琼脂糖凝胶电泳显示，980 nm 激发下 UCNPs 不产生活性氧，可避免量子点光敏导致的适配体断裂与损伤，有利于保持识别能力和长期稳定性。定量性能方面，I540/I577 在 0.1–0.75 mM ATP 范围内线性，LOD 为 20 mM（原文单位），1.2 mM 与 1.5 mM 时比值趋于平台。文中未报告 RSD、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。
传感器的构成
- 能量供体/纳米材料：NaYF4:Yb3+,Er3+ 上转换纳米颗粒（UCNPs），980 nm 激发产生绿色上转换发射，作为 LRET 供体
- 表面修饰层：2-氨基乙基磷酸盐（AEP）包覆 UCNPs，磷酸基锚定稀土离子，氨基提供水溶性和生物功能化位点
- 连接层：亲和素（avidin）功能化 UCNPs，通过生物素-亲和素作用结合生物素化 DNA
- 识别元件：ATP DNA 适配体（27-nt 单链寡脱氧核苷酸，位于 UCNPs_DNA 中），结合 ATP 后发生构象变化
- 信号受体/标记物：TAMRA 标记 DNA（TAMRA_DNA），3'端 TAMRA 作为 LRET 受体，发射约 577 nm
- 报告链/杂交链：TAMRA_DNA 与 UCNPs_DNA 部分互补，无目标时形成双链使供受体接近
- 信号读出：980 nm 激光激发，检测 540 nm UCNPs 绿色发射和 577 nm TAMRA 发射，计算 I540/I577
中文摘要
本文构建了一种基于均相发光共振能量转移（LRET）的适配体-上转换纳米颗粒（UCNPs）偶联光学生物传感器。以 NaYF4:Yb3+,Er3+ UCNPs 作为能量供体，TAMRA 标记 DNA 作为受体，利用生物素-亲和素作用将适配体 DNA 固定于 UCNPs 表面。无 ATP 时，UCNPs_DNA 与 TAMRA_DNA 杂交形成双链，使供体与受体距离接近，发生 LRET，TAMRA 发射增强而 UCNPs 绿色上转换发射减弱；加入 ATP 后，ATP 适配体结合目标发生构象变化，优先形成适配体-ATP 复合物，导致 TAMRA_DNA 解离，供受体距离增大，LRET 效率下降，表现为 I540/I577 比值变化。与量子点供体相比，UCNPs 在近红外光激发下不产生光敏活性氧，可避免适配体光致断裂和损伤。该传感器对 ATP 具有良好特异性和灵敏度，线性范围为 0.1–0.75 mM，检出限为 20 mM（按原文单位）。
英文摘要
LRET-based optical biosensor of an aptamer-upconversion conjugate was constructed. It is demonstrated that photosensitized breakage and damage of aptamers are eliminated by employing UCNPs as donors, and the as-designed biosensor is specific and sensitive in the detection of ATP.