【摘要】 目标代谢组学主要研究具有已知分子结构的代谢产物，其光谱存储在易于访问的数据库中。

目标代谢组学主要研究具有已知分子结构的代谢产物，其光谱存储在易于访问的数据库中。选择性选择代谢物的分析可以通过使用化学传感器来完成。它们在分析化学中已被广泛用于检测特定的目标分子，其在小分子中的应用也已在之前的综述中。类似的策略也可用于纳米颗粒。例如，一类重要的工程核酸或肽以非常高的亲和力和选择性结合目标分子，即适体。此类传感器的特定目标可以是代谢物，如三磷酸腺苷、茶碱、可卡因、组氨酸、精氨酸酰胺、酪氨酰胺、三磷酸鸟苷或精氨酸。在最近的一项研究中，报道了一种使用未改性金纳米颗粒（AUNP）的比色适形传感器，用于同时检测多个目标。单链DNA寡核苷酸被用作磺胺二甲氧嘧啶、卡那霉素和腺苷的适体传感器，以稳定在没有靶分子的情况下单分散的AUNP。在检测到小分子靶标的存在时，适体优先与其靶标结合，使AuNP不受保护，从而导致纳米粒子聚集。由于AuNP聚集的程度在宏观上表现为易于目视检查的不同颜色，因此该策略允许对特定代谢物进行灵敏且无需仪器的检测。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种基于分析物对光的非弹性散射进行分子表征的光学技术，由于等离子体基底周围的局域电磁场引起的信号增强，它允许在低nM范围内灵敏地检测分子。由于其等离子体表面，金属纳米颗粒是非常合适的材料，主要用于基于SERS的多种分子生物分析。最近，3-巯基苯硼酸（3-MPBA）修饰的AuNP被报道作为选择性过氧化氢（H2O2）探针，用于体外和体内的定量SERS检测。在H2O2存在下，3-MPBA被氧化为3-羟基硫酚，这一变化可在SERS光谱中敏感地监测，检测限为70 nM。此外，当与与葡萄糖特异性反应并产生H2O2的葡萄糖氧化酶结合时，这些底物被证明可以有效地直接检测复杂代谢物混合物中的葡萄糖，这已被证明适用于人工尿液和正常人血清样本。除了主要的金属纳米颗粒外，核壳纳米颗粒由于其多功能性、多功能性和生物相容性，也越来越受欢迎，用作增强基质。例如，涂有SiO2的AuNP被用作SERS基质，以监测细菌代谢组中多种嘌呤化合物的组成，这表明SERS作为高灵敏度特定代谢物靶向分析技术的潜力。重要的是，只有结合在等离子体表面上或靠近等离子体表面的分析物分子的信号才得到增强，而未被吸附的分子的影响在很大程度上受到抑制。这为设计和合成选择性等离子体纳米结构作为SERS底物用于靶向代谢物分析提供了重要机会。用于免疫分析和传感器的另一种基于纳米颗粒的方法是共振瑞利散射，将其作为荧光免疫分析中的猝灭剂/增强子应用于AUNP，以监测用于识别抗体生物标记物的共轭抗原纳米颗粒复合物。高通量筛选蛋白质的低分子量配体是药物发现的重要步骤。利用纳米颗粒可以研究蛋白质和某些代谢物之间的相互作用。一些配体可以稳定溶液中的蛋白质，否则该蛋白质具有与AuNP结合的强烈倾向，因此，使用AuNP的紫外-可见光谱来表征蛋白质的结合态和自由态[26]。基于这种方法，我们筛选了两种转录因子（FoxA1和AP-2γ）以及人血清白蛋白（HSA），以确定它们与14个小分子和3个已知的HSA配体的结合特性。在这些类型的应用中，抗体附着的可用大表面积有助于分析物接触抗体。此外，纳米颗粒提供信号放大和无标记实时蛋白质检测。因此，纳米颗粒通过其对目标小分子的特异性反应，充当各种大分子代谢物相互作用的探针。除了协助检测分析物信号外，纳米颗粒还可用于改进样品制备。研究发现，定制的功能性纳米颗粒在连续采集、浓缩和保存皮肤渗出液中的分析物以进行蛋白质组学分析方面非常有效。纳米颗粒由水凝胶制成，水凝胶的外壳是分子筛，核心是含氨基染料作为高亲和力诱饵。

纳米颗粒可以：

（1）靶向特定类别的蛋白质和肽，其特定的染料化学固定在颗粒核心，为分析物捕获和保存提供非常高的亲和力；

（2） 丰富小蛋白质和肽的浓度，同时排除信号放大中不需要的大蛋白质；

（3）扩大某些基于MS的生物标记物发现平台的检测限，这些平台使用序列分析、多反应监测或免疫分析。例如，该设计用于开发皮肤贴片，以连续采集、浓缩和保存皮肤渗出液中的蛋白质，用于蛋白质组学分析。随着已知代谢物生物标记物的不断增加，这种类型的护理点诊断也可能利用基于纳米颗粒的代谢物检测的进展。