基于金属—有机骨架材料及DNA金属纳米簇的化学、生物传感器的研究

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianghladros
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金属-有机骨架材料(MOFs)是金属离子或金属簇与有机配合物通过分子组装得到的一种新型晶体多孔材料,具有超高的比表面积,孔径可调控性,孔道易功能化、高度有序等优良特性。金属纳米簇是由几个到几十个不等的金属原子组成,具有良好的荧光性质和类似酶的催化性。本文合成金属-有机骨架材料及DNA金属纳米簇,并将其作为信号探针,制备了一系列的化学、生物传感器,通过直接测定金属-有机骨架材料中金属离子的还原峰及纳米簇中金属离子峰电流值,实现对目标物的检测。(1)通过还原反应合成纳米多孔Pt材料,并对其进行表征。纳米多孔Pt作为一种纳米模拟酶,对过氧化氢氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)形成蓝色氧化产物的反应具有良好的催化作用。加入多巴胺(DA)后,纳米多孔Pt的孔道上会吸附DA,使纳米多孔Pt催化位点减少,对其催化作用产生抑制效应,使形成的TMB蓝色氧化产物减少,导致吸光度值下降。本研究利用多巴胺对纳米多孔Pt催化作用的抑制效应,采用分光光度计检测体系的吸光度从而实现多巴胺的定量检测。在最优条件下,吸光度值与多巴胺浓度在0.08-1.0 mmol/L范围内有良好的线性关系,相关系数为0.996,检测下限达到0.0085 mmol/L。该体系为多巴胺的检测提供了一种简单快速的方法,并被用于黑色素瘤细胞裂解液样品中多巴胺的检测。(2)通过水热合成法合成金属-有机骨架材料(MOFs)-Cd-MOF-74,将其修饰在玻碳电极上制得电化学传感器(Cd-MOF-74/GCE)用于盐酸克伦特罗的电化学测定。结果表明,修饰电极对盐酸克伦特罗具有很好的电催化作用。探讨了测试底液,富集电位等对传感器测定盐酸克伦特罗的影响。在最佳条件下,采用差分脉冲伏安法测得盐酸克伦特伦的氧化峰电流与浓度在1.6-800?mol/L范围内表现出良好的线性关系,检测下限为0.53?mol/L。该传感器制作简单,稳定性好,使用寿命长,用于实际样品中盐酸克伦特罗的含量分析,结果令人满意。(3)以末端含30个胸腺嘧啶T赭曲霉素A(OTA)适体DNA为模板,现场合成Cu NCs,基于OTA与适体特异性识别的特点,制备得适体传感器实现对OTA快速灵敏的检测。本研究中,3端修饰有巯基的与OTA适体部分互补的DNA1首先固定到金电极表面,接着通过形成互补杂交双链将OTA适体固定在电极表面,而适体DNA末端的30个胸腺嘧啶T可以作为DNA模板合成铜纳米簇。当有OTA存在时,由于OTA和适体DNA特异性识别,与DNA1互补的适体从互补双链中解离下来。溶液中OTA含量越多,从双链中解离下来的OTA适体越多,电极上合成的铜纳米簇越少,从而实现OTA的定量测定。在最优条件下,传感器电流值与OTA浓度呈较好线性关系,线性范围为0.1-50 ng/mL,线性相关系数为0.993,检测限为0.033 ng/mL。该传感器为OTA的检测提供了一种简单、快速的方法,可用于咖啡样品中OTA的检测。(4)本研究首次将MOF用作适体传感器的电化学信号探针,开发一种新型的超灵敏快速检测OTA的适体传感器。在本研究中,Cd-MOFs-74作为信号探针与传统探针不同,可直接检测Cd-MOFs-74中的Cd2+离子的信号,不需要酸溶和预浓缩,大大简化了检测步骤,缩短了检测时间,此外,Cd-MOFs-74含有大量的Cd2+离子,可提供高电化学信号。金纳米颗粒(AuNPs)掺杂的二硫化钼(MoS2)纳米复合材料被用作传感器的固定基质,因为其具有高电子传导性。在优化的实验条件下,此适体传感器检测OTA的线性范围为0.05-100 ng/mL,检出限(LOD)为10 pg/mL(3?)。这种稳定、简单、低成本、高灵敏度和选择性的电化学适体传感器在食品分析领域中有潜在的应用前景。(5)合成带氨基的金属-有机骨架材料(Fe-MOF,Fe-MIL-88NH2),研制一种基于金属-有机骨架Fe-MIL-88NH2的夹心型适体传感器快速检测凝血酶。以掺杂金纳米颗粒的共价有机框架材料Au NPs@COF-LZU-8复合材料作为固定基质固定凝血酶适体Ⅰ,凝血酶与适体Ⅰ特异性结合后,再与通过戊二醛交联制备得到的凝血酶适体Ⅱ(Apt)-Fe-MIL-88NH2复合物结合,用差分脉冲伏安法直接检测标记物Fe-MIL-88NH2中铁离子(Fe3+)的峰电流。Fe-MOF中Fe3+的电流响应值与凝血酶的浓度呈正相关,线性范围为0.5-200 ng/mL,线性相关系数(R2)为0.987,检出限为0.167 ng/mL。该传感器信号探针自带氨基官能团,可通过戊二醛与带氨基的适体结合,并且MOFs中铁离子(Fe3+)的峰电流可直接检测,大大简化实验步骤,扩大MOFs的应用范围,为生物传感器设计开辟了新思路。
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