胃食管反流（GERD）是一种以酸性胃内容物反流到食管为特征的疾病，常导致强烈的不适症状和并发症，包括喉炎、慢性咳嗽、哮喘等，对日常生活造成极大干扰。此外，由于反流物的强烈刺激性，上消化道上皮组织的损伤和缺失几率增高，大大增加了罹患喉癌、食管癌和下咽癌等恶性肿瘤的风险。然而，由于反流事件的随机性，难以通过单次测试完成对GERD的诊断，目前所采用的诊断金标准24小时食管pH阻抗监测也存在着成本高、侵入性大、耗时长等缺点，且较高的假阴性率也使其难以在临床实践中广泛实施。
浙江工业大学周密教授团队长期聚焦于聚芴基荧光共聚物材料的设计与合成，特别是近年来在荧光聚合物自组装和生物医学应用领域取得了一系列重要进展(European Polymer Journal, 2018, 103, 304-311. European Polymer Journal, 2019, 112, 248-254. Macromolecular Rapid Communications, 2021, 42, 4, 2000544. Macromolecular Rapid Communications, 2021, 42, 16, 2100248. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023, 15, 24913−24922)。基于以上研究成果，在本研究中，为实现胃食管反流（GERD）的无创诊断准确率的提升，周密教授团队和浙江大学医学院附属第二医院耳鼻喉科陈嘉主任医师合作，构建了一种基于荧光聚合物复合自组装胶束的纸基荧光传感器。这种纸基传感器在结构上是由特殊形状的纤维素纸条和通过物理吸附沉积在其上的可切割瓶刷状荧光聚合物（P4）自组装体构成的。作者通过在水溶性支链中引入萘四甲酰亚胺（NDI）作为电子受体，与共轭的聚芴主链之间形成有效的电荷转移。在这种与距离高度相关的电荷转移行为作用下，聚合物在不同状态下表现出不同的荧光色彩（均相溶液时为蓝色，胶束溶液时为绿色，固态时为白色）。而且，得益于酰胺键的引入，胶束水溶性支链会因胃蛋白酶的水解作用而发生分离，造成组装体结构的解离和电荷转移的减弱，整体表现为荧光的消失。与此同时，多孔纤维素纸的负载扩大了解离后主、支链的距离，增大了荧光响应的灵敏性，使得这种灵敏的色彩变化可通过智能手机快速扫描识别来实现对底物浓度的高精度定量分析（整体可达到nM级的水平）。为验证纸基传感器在诊断中的实际应用前景，作者对比了传感器和ELISA对唾液样本的检测结果，明确了传感器和唾液检测在GERD诊断中的重要价值。传感器对GERD的筛查准确率超过了75%。而且，该传感器的用户友好设计使得个人使用紫外线灯等简单工具对GERD进行长期自我筛查或监测成为了可能。这项工作在简化了GERD诊断操作的同时，为聚合物基荧光传感器件提供了一种新的制作策略。此外，本工作所提出的CP纸基传感器目前正在进行难治性慢性咳嗽患者中反流性咳嗽的客观检测手段的探索及咽喉反流的客观评估指标的探索，将在临床条件下发挥更大的作用。
图1 通过合成的荧光共聚物胶体制备用于唾液样本快速检测的纸基荧光传感器。
图2合成的瓶刷状荧光共聚物及其组装体结构响应性变化。以上研究工作日前以“A Paper-Based Sensor for the Detection of Gastroesophageal Reflux Disease Utilizing a Cleavable Fluorescent Polymer”为题，发表于《Advanced Healthcare Materials》。论文的第一作者为浙江工业大学的毕业博士何泽坚，浙江工业大学周密教授、何泽坚博士和浙江大学医学院附属第二医院陈嘉主任医师为论文的通讯作者。
周密，浙江工业大学教授，博士生导师，主持及参与国家自然科学基金项目、浙江省重点研发项目、浙江省公益性项目等多项省部级项目。陈嘉，浙江大学医学院附属第二医院耳鼻喉科主任医师，硕士生导师，主要从事喉癌靶向性生物治疗及耐药机制、上气道咳嗽综合症的分子机制、老年性聋及耳鸣相关机制的研究。近年来主持多项国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、厅局级课题，累计发表核心期刊及SCI论文十余篇。何泽坚，工学博士，2023年毕业于浙江工业大学，目前在浙江大学化学系黄飞鹤教授团队进行博士后研究。近年来在Advanced Healthcare Materials、ACS Applied Materials & Interface等刊物上发表论文近20篇（4篇IF > 10），其中一作和通讯作者13篇，申请中国发明专利5项。论文链接：
https://doi.org/10.1002/adhm.202402919
相关进展
浙工大周密教授课题组 ACS AMI：荧光聚合物自组装策略的科研转化，用于构建OSCC诊断纸基传感器
上海交大姜学松课题组 AFM：具有表面褶皱和荧光的形状记忆聚合物的可编程2D/3D防伪系统
西工大颜红侠教授团队、港中深唐本忠院士 Angew：溶剂诱导非传统荧光聚合物静电势分布平衡 - 实现全色可调发射
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