前列腺癌是全球男性第三大常见癌症。前列腺特异性抗原（PSA）作为肿瘤标志物，广泛用于前列腺癌的早期诊断和根治性切除术后的病情监测。术后血清PSA水平通常降至极低水平（约1 pg/mL），其持续升高提示复发或转移，因此PSA的超灵敏检测对临床诊疗至关重要。然而，商用荧光免疫分析法的检测限约为0.1 ng/mL，难以满足术后监测需求。

在国家自然科学基金杰出青年科学基金、科技部“973”计划、重大科学仪器开发项目、中国科学院战略性先导科技专项及创新国际团队项目等支持下，中科院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室陈学元研究小组与结构化学国家重点实验室黄明东研究小组合作，开发了一种超小（<5 nm）稀土掺杂氟氧化镥纳米探针，用于PSA超灵敏检测。该探针基于Lu6O5F8:Eu3+纳米材料，其氟氧化物基质具有高稀土离子摩尔密度，且在β-萘甲酰三氟丙酮（β-NTA）为主的荧光增强液中表现出优异的解离性能。通过将这种超小纳米探针应用于溶解增强荧光免疫分析（DELBA），研究团队成功实现了对PSA的超灵敏时间分辨检测，检测限低至0.52 pg/mL（15.2 fM），比商用DELFIA试剂盒降低了近200倍，为迄今基于稀土纳米探针的PSA检测国际最低值。此外，团队利用该方法检测了23例癌症患者和正常人的血清PSA水平，结果与商用DELFIA试剂盒一致，并通过抗干扰实验、变异系数及回收率测定验证了其特异性、精确度和可靠性。该工作以全文形式发表于英国皇家化学会《Chemical Science》杂志（Chem. Sci. 2016, 7, 2572-2578），相关技术已申请中国发明专利。

此前，该团队在基于稀土纳米荧光探针的肿瘤标志物体外检测方面已取得系列重要进展（Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 1379-1415, 内封面；Nanoscale 2015, 7, 4274-4290, 封面），例如发展了一种基于稀土纳米探针的溶解增强荧光免疫分析（DELBA）新方法，实现了对人体血清肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）的超灵敏检测（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 12498-12502）。