癌症是一种由异常细胞无限增殖和侵袭组织器官引起的疾病，严重威胁着人类的生命安全。恶性肿瘤在生长和侵袭过程中会向血液、腹水、尿液等体液中释放特定的生物标志物，如抗原、激素及脱落癌细胞。这些生物标志物携带着肿瘤发生和发展的关键生物学信息，可为癌症早期诊断提供重要依据。然而，体液中癌症标志物和癌细胞的稀少性以及细胞种类的复杂性给癌症的精准检测带来了巨大挑战。

稀土掺杂氟化物纳米探针因其独特的光学特性，在癌症标志物检测领域备受关注。增强稀土掺杂氟化物探针的发光性能可以提高信噪比，对于超灵敏检测至关重要。近日，中国科学院福建物质结构研究所结构化学全国重点实验室和福建省纳米材料重点实验室陈学元团队开发了一种简便的原位富集策略，成功制备了类石榴状核壳结构的二氧化硅-稀土氟化物（DMS-CeF₃:Tb）纳米复合材料（图1a）。得益于其强单颗粒发光和长荧光寿命，DMS-CeF₃:Tb探针实现了对前列腺特异性抗原（PSA）的超灵敏时间分辨荧光免疫检测，检出限低至41 fg mL^-1，灵敏度较商用酶联免疫吸附试剂盒提升976倍（图1b）。经前列腺癌患者血清样本验证，本方法检测结果与医院电化学发光免疫分析法高度一致，证实了该探针的临床应用可行性（图1c）。此外，生物素修饰的DMS-CeF₃:Tb纳米探针可靶向宫颈癌细胞，其发光信号显著强于正常细胞组，可实现裸眼鉴别，适用于细胞水平快速、低成本的癌症筛查。这些结果展示了DMS-CeF₃:Tb作为一种高效纳米生物探针在癌症早期诊断中的潜力。

相关研究成果以“Boosting single-particle luminescence of nanoprobes via in situ enrichment of lanthanide fluorides in dendritic silica for ultrasensitive cancer detection”为题，发表在《Science Bulletin》杂志（Sci. Bull.2026, 71 (11), 2696-2700. DOI: 10.1016/j.scib.2026.04.060）。论文的第一作者是国科大博士研究生李卓（现为河北师范大学特聘副教授）和海西联培硕士生刘星阳，通讯作者是中国科学院福建物质结构研究所卢珊、李幸俊和陈学元研究员。该工作得到国家自然科学基金和福建省自然科学基金等项目的支持。

此前，陈学元团队已在稀土发光纳米材料的设计及生物医学应用领域取得了一系列重要进展。团队发展了基于稀土上转换纳米平台的光动力联合溶菌酶抗耐药菌疗法（Angew. Chem. Int. Ed.2021, 60, 19201），为抗耐药菌治疗提供了新的方向；利用近红外光响应的上转换纳米复合材料UMOF(Pt)/IR808，实现了高效的光动力抗菌应用（Nano Today2024, 54, 102089）；提出藻酸盐裂解酶-稀土光热协同瓦解生物膜策略，在肺部感染小鼠模型中实现原位诊断、精准治疗与实时疗效评估（ACS Nano2024, 18, 11837）。

图1（a）石榴状DMS-CeF₃:Tb纳米探针的制备及其用于癌细胞裸眼鉴别与PSA超灵敏TRPL免疫检测示意图；（b）基于DMS-CeF₃:Tb-avidin纳米探针的PSA检测校准曲线；（c）18例前列腺癌患者和15例健康人血清中PSA的检测结果。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.04.060

（陈学元课题组 供稿）