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【导语】科学探索再创新篇！中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究团队，在可视化(huà)荧(yíng)光(guāng)检(jiǎn)测(cè)领(lǐng)域取(qǔ)得(de)重(zhòng)大(dà)突(tū)破(pò)。他(tā)们(men)利(lì)用(yòng)“上(shàng)转(zhuǎn)换(huàn)发(fā)光(guāng)”技(jì)术(shù)，通(tōng)过(guò)向(xiàng)材(cái)料(liào)中(zhōng)添(tiān)加(jiā)锌(xīn)离(lí)子(zi)，成(chéng)功(gōng)研(yán)发(fā)出(chū)高(gāo)灵(líng)敏(mǐn)度(dù)的(de)荧(yíng)光(guāng)探(tàn)针(zhēn)，能(néng)够(gòu)精(jīng)确(què)检(jiǎn)测(cè)血(xuè)液(yè)中(zhōng)的(de)胆(dǎn)红(hóng)素(sù)水(shuǐ)平(píng)，为(wèi)黄(huáng)疸(dǎn)的(de)早(zǎo)期(qī)诊(zhěn)断(duàn)带(dài)来(lái)新(xīn)希(xī)望(wàng)。这(zhè)项(xiàng)研(yán)究(jiū)成(chéng)果(guǒ)不(bù)仅(jǐn)为(wèi)医(yī)生(shēng)提(tí)供(gōng)了(le)强(qiáng)大(dà)的(de)诊(zhěn)断(duàn)工(gōng)具(jù)，还(hái)展(zhǎn)现(xiàn)了(le)科(kē)技(jì)在(zài)医(yī)疗(liáo)领(lǐng)域的(de)巨(jù)大(dà)潜(qián)力(lì)。未(wèi)来(lái)，这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)有(yǒu)望(wàng)成(chéng)为(wèi)守(shǒu)护(hù)新(xīn)生(shēng)儿(ér)健(jiàn)康(kāng)的(de)重(zhòng)要(yào)防(fáng)线(xiàn)，为(wèi)更(gèng)多(duō)生(shēng)命(mìng)的(de)健(jiàn)康(kāng)保(bǎo)驾(jià)护(hù)航(háng)。
出(chū)品(pǐn)：
作(zuò)者(zhě)：张(zhāng)岚(lán)鹏(péng) 杨(yáng)亮(liàng)（中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)合(hé)肥(féi)物(wù)质(zhì)科(kē)学(xué)研(yán)究(jiū)院(yuàn)固(gù)体(tǐ)物(wù)理(lǐ)研(yán)究(jiū)所(suǒ)）
监(jiān)制(zhì)：中(zhōng)国(guó)科(kē)普(pǔ)博(bó)览(lǎn)
大(dà)家(jiā)有(yǒu)没(méi)有(yǒu)想(xiǎng)过(guò)，能(néng)否(fǒu)利(lì)用(yòng)光(guāng)来(lái)“探测”身体里的问题？其实，现代科学已经实现了这一设想，通过“上转换发光”技术，结合特殊的材料，科学家可以用光信号来检测体内物质，甚至实现疾病的早期诊断。
近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的蒋长龙、杨亮研究员团队，在可视化荧光检测领域取得重大突破。研究人员通过向材料“添加一点锌”，使这些“会发光”的材料变得更灵敏、更智能，从而能够更精确地检测血液中的胆红素水平。
这项研究就像为医生们提供了一件新的“诊断利器”，为黄疸的早期诊断带来新希望。相关研究成果已发表于国际知名期刊《分析化学》。
黄疸：隐藏的健康威胁
黄疸，尤其是新生儿黄疸，是一个不容忽视的健康问题。它像隐藏在新生儿身边的“小恶魔”，影响着约60%的新生儿，甚至成为新生儿早期死亡的主要原因之一。胆红素是血清素分解代谢后形成的“小废物”。在健康人的血液里，游离胆红素的水平通常乖乖地维持在在1.7μM至10.2μM之间。但如果患上黄疸，胆红素水平会像脱缰的野马一样异常升高。然而，当浓度低于32μM时，患儿可能不会表现出典型的黄疸症状。这就如敌人潜伏在暗处，而我们却难以察觉。因此，快速、准确地检测血清中的胆红素浓度至关重要。
图片来源：veer图库
上转换发光：光的“逆向魔法”
通常情况下，我们看到的灯光或激光，是通过吸收特定波长的光后，释放出相同或更低能量的光。但是上转换发光却截然不同，它能吸收低能量的光，释放出更高能量的光，就像一种“逆向魔法”。上转换纳米粒子（UCNPs）犹如一群“特工”，其独特之处在于能够消除背景荧光的干扰，因此在检测复杂生物样品中的小分子时具有显著优势。然而，这些“特工”也有短板：UCNP固有(yǒu)的(de)低(dī)发(fā)光(guāng)强(qiáng)度(dù)和(hé)量(liàng)子(zi)产(chǎn)率(lǜ)，限(xiàn)制(zhì)了(le)上(shàng)转(zhuǎn)换(huàn)发(fā)射(shè)强(qiáng)度(dù)，使(shǐ)其(qí)在(zài)生(shēng)物(wù)检测领域的应用受到制约。因此，想要灵敏检测出游离胆红素，研发出具有高发射强度的UCNP荧光探针就成了关键。
图片来源：中国科学院固体物理研究所
锌离子“魔法”：调控晶格，点亮荧光
研究团队发现，向UCNPs中掺杂锌离子，就像在材料内部安装了“能量加速器”。锌离子的加入，让纳米颗粒的晶格结构从六方相转变为立方相（类似于改变积木的排列方式），缩短了稀土离子间的距离，能量传递效率大幅提升，发光强度提升了22倍！这种“晶格调控”不仅显著提高了荧光强度，还保持了颜色稳定性，为高灵敏度检测奠定了基础。
上转换纳米粒子的晶格转变及发光增强
（图片来源：分析化学Anal. Chem. 2025, 97, 6, 3515–3524）
双模式传感器：颜色与荧光双保险
研究团队将锌掺杂的UCNPs与磺基水杨酸（SSA）、铁离子结合，设计出一种高效的上转换纳米探针，并构建了一个可用980 nm近红外激发的上转换视觉传感平台。这个平台如同一位“超级侦察兵”，在胆红素出现时，它能通过荧光和比色梯度的变化，精准锁定胆红素。
这种“双保险”设计使检测更加可靠，荧光模式的灵敏度达到21.4纳摩尔，比传统方法快数倍，且不受血液中其他成分干扰。
传感器的荧光及比色工作原理
（图片来源：分析化学Anal. Chem. 2025, 97, 6, 3515–3524）
荧光传感器可以灵敏地通过颜色显示胆红素的浓度
（图片来源：分析化学Anal. Chem. 2025, 97, 6, 3515–3524）
手机变身检测仪？便携式诊断新方案
更令人惊叹的是，团队开发了一款基于3D打印技术的便携检测平台，只需搭配智能手机即可完成分析。操作非常简单：将血清样本滴入检测盒，用手机拍摄颜色或荧光变化，通过APP分析RGB值即可获取胆红素浓度。临床测试表明，该技术对健康人血清和黄疸患儿血清的检测结果，与医院标准方法的检测结果高度一致，且操作便捷，适合医疗资源有限的地区使用。
便携式传感平台对胆红素的检测
（图片来源：分析化学Anal. Chem. 2025, 97, 6, 3515–3524）
这项突破性研究，不仅为黄疸的早期诊断提供了新工具，更展现了科技在医疗领域的巨大潜力——让精准医疗变得更快速、更智能、更普惠。未来，随着技术的进一步优化和推广，这项成果或将成为守护新生儿健康的重要防线，也为其他疾病的检测开辟了新思路。科学的光芒，正照亮更多生命的希望。
参考文献：
1.Zhang L, Kang X, Yang F, et al. Zinc Doping-Induced Lattice Growth Regulation for Enhanced Upconversion Emission in Serum Bilirubin Detection[J]. Analytical Chemistry, 2025.
