Aggregate | 范小勇团队等合作：具有“紧凑-离散”空间排列的“荧光@磁”核-壳纳米材料实现功能双赢增强床旁检测

荧光磁性纳米材料（Fluorescent-magneto nanomaterials, FMNs）因具有荧光材料的高灵敏性以及磁性材料的磁控优势，被广泛应用于生物传感、医学成像、信息解码、环境治理以及纳米机器人操控等领域。在常规策略中，FMNs材料是将荧光物质负载在磁性材料表面制备得到典型的“磁@荧光”核壳结构。该类材料为了获得较强的发光特性，需要负载较多的荧光物质，而过厚的荧光层会对内部磁核造成严重的磁屏蔽效应，因此增大磁性组分的负载成为保持FMNs优异磁性的必要条件。然而，磁性材料在紫外-可见区的宽吸收会与荧光物质的激发/发射光谱重叠，过量负载磁性组分必将导致严重内滤光效应（Inner filter effect, IFE），引起荧光猝灭。将该类材料应用于侧流免疫层析（Lateral flow immunoassay , LFIA）检测，当FMNs在试纸条检测（T）以及质控（C）线堆积时，IFE效应随着FMNs材料堆积而加剧，导致荧光信号与FMNs数量呈现非线性关系，从而降低了LFIA的定量准确性。

理论上，通过对FMNs进行合理的空间排列，构建新型“荧光@磁”核壳结构，可以有效地暴露磁性组分，降低荧光物质对磁材料的屏蔽效应，进而可减少磁组分的载荷需求，减弱其对荧光物质的IFE。通过减少壳层磁组分负载，增加内部核结构荧光组分的含量，进而实现双组分活性的保留，达到“win-win”效果；此外，磁性材料在壳层的离散分布可以为高效的光致发光提供足够的空隙。

基于以上分析，本研究提出了一种具有“紧凑-离散”空间排列的“荧光@磁”核-壳纳米结构FMNs合成新策略（图1）。该策略合理地采用了相分离原理，利用聚集诱导发光染料（AIEgens）与磁性纳米粒子在聚合物中溶解性的差异，获得了以紧密堆积的AIEgens染料为核和离散分布在聚合物中的磁性纳米粒子为壳层的新型“荧光@磁”纳米组装体（MANP）。该组装体MANP不仅大大提高了AIEgens在内核的负载量，并通过有效暴露磁性组分减少了磁性纳米粒子的装载量，有效消除了双组分之间的光-磁干扰，实现了“双赢”性能：（i）高荧光强度（AIEgens聚集增强的光致发光，离散磁壳降低的光子损失）；（ii）高磁饱和强度（磁组分外置导致的磁屏蔽减弱）。本研究进一步以新型的“荧光@磁”纳米组装体MANP为双功能标记探针，成功实现了临床血清中降钙素原和尿液中脂阿拉伯甘露聚糖的高灵敏、高特异性检测。该探针利用磁分离富集，不仅提高了检测灵敏度，而且大大降低了血清样本以及尿样对免疫学的干扰。该项研究为理性设计荧光磁性纳米材料提供了新的设计思路，研究成果在磁分离辅助的床旁诊断和生物医学应用领域具有广阔的应用前景。

上海市重大传染病和生物安全研究院和南昌大学为本论文通讯单位，南昌大学苏瑜博士为第一作者，上海市重大传染病和生物安全研究院范小勇研究员以及南昌大学熊勇华研究员、黄小林研究员为本文通讯作者。