An all-in-one smartphone-assisted ratiometric fluorescent device for visual and quantitative detection of glutathione Yuan Gao, Bingfeng Bai, Zenghui Mao, Xiao Yang, Yi Shi, Bo Zhang, Ke Quan, Zhihe Qing 湖南省细胞化学重点实验室，长沙理工大学食品与生物工程学院、化学与化工学院；湖南省区域遗传性出生缺陷防控重点实验室，湖南师范大学附属长沙市妇幼保健院 Talanta，2024 / Volume 271 https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.126805 本文提出了一种基于双碳点比率荧光与手机辅助装置的集成化方法，实现了食品中谷胱甘肽的快速、可视化和定量检测。 该工作为复杂食品基质中小分子抗氧化物的现场检测提供了低成本且高可靠性的解决方案。
谷胱甘肽（GSH）是人体内最重要的内源性硫醇之一，在维持氧化还原稳态、代谢调控及信号转导中发挥核心作用。GSH 水平异常与多种疾病密切相关，而通过膳食补充富含 GSH 的食品被认为是维持健康的重要途径。 现有 GSH 检测方法如 HPLC、质谱和 SERS 具有高灵敏度，但依赖昂贵仪器，不适合现场检测。荧光可视化方法因操作简便而受到关注，但大多基于单一发射信号，易受环境波动和食品复杂基质干扰。 比率荧光策略通过双信号自校准可显著提升准确性，同时结合智能手机 RGB 分析，有望实现真正的便携化与可视化检测。 核心问题在于如何构建一种抗干扰、可视化且可量化的 GSH 便携检测体系。
作者构建了一种由蓝色碳点（B-CDs）与黄色碳点（Y-CDs）组成的比率荧光体系，并通过 Cu²⁺ 将二者耦合。Cu²⁺ 与 Y-CDs 表面芳香氨基配位，诱导 580 nm 新发射峰，同时触发 B-CDs 向 Y-CDs-Cu²⁺ 的荧光共振能量转移（FRET）。 当 GSH 存在时，其与 Cu²⁺ 的强螯合作用破坏该耦合关系，导致 475 nm 蓝光增强、580 nm 黄光减弱，形成显著的比率变化与颜色转变。该体系被集成进内置 365 nm UV 光源的 3D 打印手机装置，实现 RGB 定量分析。 3.基于 FRET 与配位竞争机制实现 GSH 响应
相比单信号荧光传感，本方法通过比率设计实现了内在校准与更强的抗干扰能力。
实验系统评估了传感器的光谱特性、选择性、线性范围及在真实食品样品中的适用性。通过 TEM、UV–vis、荧光寿命与 XPS 等手段验证了 Cu²⁺ 诱导 FRET 机制。 在番茄、葡萄等食品中，结合手机 RGB 分析与商业试剂盒进行对比，验证了方法的准确性与稳定性。 该系统在复杂食品基质中实现了高一致性和可靠的 GSH 定量检测。
提出一种新型 Cu²⁺ 介导的双碳点比率荧光 GSH 传感机制
该研究推动了比率荧光传感从实验室向食品现场检测的范式转变。
尽管该体系在食品检测中表现优异，但对结构相似的硫醇（如半胱氨酸）仍存在一定响应。此外，目前主要验证对象为果蔬样品，尚需拓展至更多复杂食品体系。 未来可通过表面配体工程或多金属调控进一步提升选择性，并结合算法优化提升手机端定量精度。 下一步关键方向是提升体系在更复杂样品中的普适性与智能化分析能力。
本文构建了一种基于 Cu²⁺-双碳点的比率荧光传感体系，并成功集成至手机辅助装置，实现了食品中 GSH 的可视化和定量检测。该方法兼具低成本、便携性和高抗干扰能力。 这是一种真正面向食品安全与营养评估的“口袋级”荧光检测方案。
Figure 1
基于碳点的比率荧光传感器与3D打印手机装置相结合用于谷胱甘肽可视化和快速测定的示意图。
Figure 2
B-CDs（A）和Y-CDs（B）的TEM图像。B-CDs（C）和Y-CDs（D）的紫外-可见吸收光谱。B-CDs（E）和Y-CDs（F）在不同激发波长下的荧光激发光谱。
Figure 3
（A）BY-CDs 对 10 μM Cu2+ 及其他十二种分析物的荧光强度。（B）Cu2+ 加入 BY-CDs 前后的 Cu2p 光谱。（C–D）Cu2+ 存在下 B-CDs 和 Y-CDs 的荧光强度变化。
Figure 4
（A）不同分析物存在下 BY-CDs 的荧光强度。（B）不同浓度 GSH 存在下 Cu2+-BY-CDs 的荧光强度变化。（C）GSH 浓度与荧光强度比 F580/F475 的关系，插图：F580/F475 的线性响应。（D）GSH 及其他八种分析物对 Cu2+-BY-CDs 的 F580/F475 比值响应。
Figure 5
（A）3D 打印手机装置模式示意图。（B）不同浓度 GSH 溶液中 Cu2+-BY-CDs 的 CIE 色度图。
