细胞色素c（Cyt C）是一种存在于线粒体膜间隙中的关键血红蛋白蛋白，在呼吸链中充当电子载体，并作为内在凋亡的关键调节因子[1]，[2]。在程序性细胞死亡过程中，Cyt C从线粒体释放到细胞质中，在脱氧腺苷三磷酸（dATP）的存在下与Apaf-1结合形成凋亡小体，进而激活caspase级联反应，导致细胞凋亡[3]。值得注意的是，在接受化疗或免疫治疗的癌症患者血清中检测到了Cyt C，表明它可能在肿瘤细胞凋亡过程中释放到循环系统中[4]。因此，Cyt C被视为评估治疗反应的有希望的生物标志物。此外，Cyt C水平的改变与多种疾病的早期诊断有关，包括心肌梗死和系统性炎症反应综合征[5]。因此，建立灵敏可靠的Cyt C检测方法对于机制研究和潜在的临床诊断应用具有重要意义。迄今为止，已经采用了多种分析技术来定量Cyt C，如流式细胞术[6]、酶联免疫吸附测定[7]、电化学传感[8]、表面增强拉曼光谱[9]、纳米荧光测定[10]以及基于Cyt C氧化酶/还原酶的生物传感器[11]，[12]。其中，荧光检测具有优异的灵敏度、操作简便性和在复杂生物基质中的实时监测能力。其非破坏性特性和高信噪比使其特别适用于高精度临床诊断。
Förster共振能量转移（FRET）已被广泛用作荧光生物传感的强大机制[13]。然而，传统FRET的性能常常受到背景自荧光干扰和短波长激发下的光漂白的限制，这可能影响复杂生物基质中的检测灵敏度和准确性[14]。发光共振能量转移（LRET）是在FRET基础上发展起来的，通过长程偶极-偶极相互作用实现从激发态供体到附近受体的非辐射能量转移[15]。通过使用抗斯托克斯发光上转换纳米粒子（UCNPs）作为长寿命能量供体，LRET有效克服了这些限制，提供了近红外（NIR）激发和极低的背景信号[16]，显著提高了信噪比。具有窄且可调发射带的核壳UCNPs——通过惰性壳层进一步稳定以抑制表面淬灭[17]——可以最佳匹配各种LRET受体，以满足精确分子检测的需求[18]，[19]。
在各种受体材料中，氧化石墨烯（GO）因其优异的光学和表面特性而受到特别关注。作为一种独特的二维碳基纳米材料，GO具有广泛的π共轭网络和丰富的含氧功能基团，这不仅赋予了其优异的水分散性，还通过π–π堆叠和氢键实现了对生物分子的强吸附[20]。在基于UCNP的LRET检测中，GO常被称为“通用淬灭剂”，因为它具有非常宽的吸收截面，确保与UCNPs的多个发射带完美重叠[21]。这种高淬灭效率使得能够开发出灵敏的“开启”平台，这些平台已成功应用于检测多种目标，如可溶性致癌基因和抗生素抗性基因[22]。总体而言，这些特性突显了UCNP-GO组合在复杂生物基质中进行可靠临床诊断的潜力。
在这项工作中，我们开发了一种基于适配体的LRET纳米传感平台，利用GO的优异淬灭特性进行选择性Cyt C检测（图1）。在980 nm激发下，具有540 nm和655 nm双上转换发射的核壳NaYF₄: Yb,Er@NaYF₄ UCNPs被Cyt C特异性适配体功能化。在没有Cyt C的情况下，适配体通过π–π相互作用吸附在GO表面，使UCNPs靠近GO并导致有效的LRET淬灭。当目标结合时，适配体的构象变化使其从GO表面脱离，恢复上转换信号。这种基于GO的开启机制为凋亡相关生物分子研究和潜在的临床分析提供了一种简单、无标记且可靠的方法。
