前列腺癌(PCa)是严重影响男性健康的最常见癌症之一。大多数患者在发病初期无明显临床症状，早期筛查PCa对改善患者生活质量、降低死亡率至关重要。通过量化临床尿液样本中的肌氨酸水平，已经成功地提出了筛选PCa个体的具体策略。相比传统的前列腺特异性抗原测试来确定主成分分析,没有复杂而耗时的抽样过程,不需要昂贵的自动化设备。肌氨酸被证实早期PCa临床标记,及其在尿水平允许简单的无创性早期诊断。一般来说,正常生理条件下，人尿中产生肌氨酸的浓度为1-3×10-6mol·L-1，而在PCa的病理过程中，肌氨酸仅增加不到一个数量级。探针一般容易受到临床样本中可能共存的生物分子的众多干扰。因此很难准确区分微小的肌氨酸浓度变化，导致假阳性/阴性诊断的风险。这些问题使得肌氨酸在临床标本中灵敏、特异的检测具有挑战性但又具有重要意义。
华东理工大学材料学院顾金楼教授团队提出了一种简便、可靠、特异的前列腺癌（PCa）筛查策略，通过间接量化临床尿液样本中前列腺癌的早期指标肌氨酸来筛查前列腺癌患者。其成功的原因在于合理设计了以完整的肌氨酸氧化酶(SOX)作为特异性识别单元，氧敏感分子作为信号报告分子的级联反应模型。新开发的介孔Zr基金属-有机框架具有连续可调的介孔尺寸，确保了SOX和响应单元在其相邻的介孔和微孔区域的协同工作。大的介孔达到12.1nm，不仅大大提高了SOX的负载能力，而且为肌氨酸的自由扩散留出了足够的空间。在此基础上，该探针能够特异性检测PCa患者与健康人尿液样本中肌氨酸的微小浓度变化。该研究成果以“SpecificScreeningofProstateCancerIndividualsUsinganEnzyme-AssistedSubstrateSensingPlatformBasedonHierarchicalMOFswithTunableMesoporeSize”为题发表在国际著名期刊J.Am.Chem.Soc.上。论文的第一作者为材料学院博士研究生赵丽玮同学，通讯作者为顾金楼教授。
本研究成功的关键在于级联响应模型的设计，以整合酶作为特异性识别单元，偶联发光分子作为信号报告分子。肌氨酸氧化酶(SOX)与肌氨酸之间酶反应的特异性可以有效地避免结构相似的生物分子的干扰。同时，肌氨酸通过消耗等摩尔溶解氧(DO)有效地转化为产物。偶联氧敏指示剂可以立即区分DO的变化，从而对肌氨酸产生间接的发光响应。分级介孔Zr基金属-有机框架(mesoMOFs)具有刚性和稳定的介孔结构，可作为载体来固定和保护天然的SOX。同时，TCPP-Pt的磷光羧基金属卟啉可以作为连接剂，作为氧敏信号单元很好地融入周围的微孔壁。在TCPP-Pt/SOX
HMUiO存在下（HMUiO：分级介孔UiO-66型MOFs），肌氨酸被固定的SOX特异性识别，并通过消耗等摩尔DO转化为甘氨酸、甲醛和H2O2。由于DO是SOX诱导反应发生在介孔区域的主要动力，氧水平的降低会引起周围微孔壁上TCPP-Pt光信号的变化。HMUiO作为多孔载体对酶的固定化和分离TCPP-Pt分子起着决定性的作用，从而避免了疏水TCPP-Pt因聚集而产生的猝灭效应。通过对PCa个体和健康人真实尿液样本(医院)中生物标志物的特异性检测，验证了该探针的实用性。采用TCPP-Pt/SOX
HMUiO探针对6名健康志愿者(3男3女)和3名PCa患者的尿液样本中肌氨酸水平进行量化。可以观察到，与健康人组相比，PCa患者的尿液样本导致探针的发光强度显著增加，表明探针可以有效响应尿液样本中的肌氨酸。通过将探针的发光强度转换为生物标记物浓度，确定患者样本的平均肌氨酸浓度约为16.9μM，约为健康人的8倍。这些结果表明，所研制的探针可以有效、准确地为PCa患者提供肌氨酸生物标志物的阳性诊断。预示了该探针在从大量无症状健康或患病人群中筛查PCa患者方面的巨大实用前景。论文链接：