荧光？血糖？FRET技术新进展了解一下

近几十年，糖尿病的患病率逐年攀升，糖尿病在世界各地都正成为日益严重的公共健康问题。在我国，目前糖尿病患者已达1亿，一场“甜蜜危机”正在向我们袭来。

而对于糖尿病患者来说，定期监测血糖水平是非常重要的，也是糖尿病评估和管理的重要手段。

基于酶的血糖检测仪，比较“娇气”

在过去的研究中，对于血糖检测，大多数研究人员关注的焦点是基于酶的电化学传感器。现在医院里使用的检测试剂盒、市面上热销的家用血糖仪都是基于这个原理开发的。

但是，我们知道，酶这个家伙是非常“娇气”的，稍微有点温度变化都可能发生改变。其实我们在日常使用血糖仪的过程中也往往能够感受到，比如说，昨日测量的试纸条拿到今天再次读数，它显示的血糖值便会出现很大的偏差。

此外，血液的成分很复杂，现有的检测方法很容易就受到除血糖外其他成分的干扰。比如，血氧含量、血液酸碱值及服用药物等多种因素的变化，都会影响到检测的结果。

所以，近年来，科学家们把目光投向了“非酶”的血糖检测方法。而其中一个方向，就是用荧光探针制备出新型血糖传感器。

荧光也能测血糖

荧光？血糖检测？这俩看起来八竿子打不着吧。莫非是科学家晕头了？这还真不是，我们先来了解一下“荧光”。

荧光，是指一种光致发光的冷发光现象。简单来说，我们可以理解为将一束特定颜色的光照射到某种荧光物质上时，也将能量传递给了荧光分子，从而可以激发它发出另外一种颜色的光。

回想一下我们平时在使用荧光棒时，是不是都会先把荧光棒折弯、拍一拍、甩一甩呢？其实，这个过程就是把荧光棒中含有不同化学物质的玻璃细管弄破。然后，这里面的化学物质混合发生反应后将能量传递给了荧光染料，再由染料发出美丽的荧光。

那么，荧光是怎样和血糖测量联系起来的呢？

这就要提到荧光共振能量转移（FRET）效应了。FRET 效应是一种荧光基团间通过偶极-偶极的相互作用以非辐射方式发生能量转移的现象，由德国物理化学家西奥多·福斯特（Theodor Förster，1910-1974）于1948年提出。

FRET 效应其实是荧光现象的一种延伸。它是利用了一种荧光物质发出的荧光，来激发另一种荧光物质，从而实现了荧光的“传递”。当然，这种效应的产生是需要一些特定条件的，其中之一便是要求两种荧光物质在空间距离上足够接近，通常认为在1-10nm范围内。

因此，FRET 技术成为科研人员手中一把衡量分子间距离的“纳米标尺”，进而可以间接实现对某些特定分子浓度的检测。这就是荧光检测血糖浓度的基本原理。

经过几十年的研究发展，FRET 技术已经在免疫分析、核酸检测、环境分析、药物筛选等多个领域广泛应用，是一种用于血液分子检测的良好工具。

新型血糖传感器，未来有望不用天天扎针测血糖

近日，中科院苏州医工所医学检验室蛋白质组学中心尹焕才/殷建团队就基于 FRET 效应，开发出荧光探针，从而制备出新型血糖传感器，实现了对血糖的高稳定性高灵敏度检测。

科研人员设计并合成了基于稀土元素 Eu 的穴状配体螯合物作为荧光供体，并筛选与其相匹配的发色基团作为荧光受体。然后，构建了 ConA-Dex 探针，将FRET 技术中的荧光供体和荧光受体分别与之结合。

当检测样品中存在葡萄糖时，这个探针就会解除 FRET 效应，从而通过检测供体荧光的升高幅度来反映葡萄糖浓度的高低。

科研人员还使用透明质酸水凝胶来包裹 FRET 荧光探针。是的，你没看错，这里说的透明质酸就是美容护肤品中常用到的玻尿酸。它具有极强的天然保水性能，同时它本质上是由两个双糖单位组成的大型多糖类，在人体中分布广泛，是一种天然具有较高生物相容性的材料，在药物载体、支架材料等方面为许多研究使用。

基于 FRET 效应的新型血糖传感器。葡萄糖荧光探针被包裹于透明质酸微球中，能够实现对血糖的高灵敏检测，同时具有极佳的抗干扰性、稳定性和生物相容性。

科研人员把这个探针包裹在直径约为70μm的透明质酸水凝胶微球中。这样一来，就让这个传感器具有了无毒、高生物相容性的特性，解决了稀土元素 Eu 穴状配体螯合物在应用中具有潜在生物安全性的问题。

（a）显微镜明场下拍摄的透明质酸微球，直径约为60μm。（b）cy5.5荧光通道下拍摄的荧光微球。（c）扫描电子显微镜拍摄的干燥后的透明质酸微球。

另一方面，也是利用了水凝胶材料交织的网状结构，从而既能排除血液中大分子成分对检测的干扰，又可以在一定程度上保证葡萄糖传感器工作条件的稳定。在长时间连续检测的验证实验中，该葡萄糖传感器在进行检测72小时后仍能够保证检测结果的一致性，表明其具有极佳的稳定性。

研究结果表明，这种新型葡萄糖传感器实现了对血糖的高精度检测，同时经过多重潜在干扰物的验证，其具有较高的抗干扰性和稳定性，血液样本无需特殊处理即可实现稳定精确检测，在与目前临床使用的检测方法（己糖激酶法）对比后，结果显示该新型传感器能够替代传统方法。

在未来基于此类葡萄糖传感器，通过体内埋设等方式有可能实现长时间连续血糖监测等功能，因此具有较高的应用潜能。其实也可以这么理解，用这个方法的话未来就可以不用让患者天天扎针测血糖了，这是值得期待的。