基于功能化金属有机框架(MOFs)的血清中茶碱和NO电化学痕量检测新方法研究

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由于生物体液存在基质复杂、干扰组分较多、分析物含量较低且前处理复杂等问题,导致在传统分析方法里生物样本中痕量药物的检测成为一个极大的挑战。而电化学传感技术因其具有灵敏高效、不需要复杂前处理、原位便携等优点在药物分析、生物分析、食品安全等各领域受到广泛关注。此外,随着纳米技术的飞速发展,多种新型纳米材料因其具有各种优良性质而被广泛应用于诸如药物分析、环境保护等领域。石墨烯作为一种二维纳米材料,因其具有高导热率和导电率、高比表面积、机械柔韧性好、可调带隙以及高生物相容性等优点受到广泛关注。另外,金属有机框架(MOFs)也因具有比表面积大、孔隙可调以及金属活性位点多等优点在传感器构建、催化以及气体储存和分离等领域引起广泛兴趣。同时,随着生物技术的发展,具有特异性识别作用的生物识别元件(如适配体、酶等)与纳米材料的结合使用在电化学传感技术中也引发极大地研究兴趣。基于上述原因,本实验将具有比表面积大、高导电性的纳米材料和能特异性识别靶标的生物识别元件与电化学传感技术结合,设计了两种可用于血清中痕量药物或组分检测的分析方法。1.基于功能化石墨烯和铁基金属有机框架的夹心型适配体传感器用于茶碱的痕量检测利用聚乙烯亚胺(PEI)作为还原剂和功能化试剂一步合成了高导电、水溶性的聚乙烯亚胺功能化石墨烯(PEI-G),再通过多步自组装方式将一段RNA适配体修饰至PEI-G上作为电极基底。然后,通过溶剂热合成法合成了一种带氨基的铁基金属有机框架(NH2-MIL-88B(Fe)),再通过多步骤逐层组装技术制备NH2-MIL-88B(Fe)/CdTe/AuNPs纳米探针。当茶碱存在时,两段RNA适配体与茶碱形成夹心型的三元复合物,从而构建了一个新型的夹心型适配体传感器用于茶碱的高灵敏、选择性检测。在最优实验条件下,该夹心型适配体传感器在1.0×10-11~1.0×10-6M范围内具有良好线性,检测限(LOD)低至5.0×10-12M(3σ),具有良好的重复性、稳定性和特异性。为实际样品中茶碱的痕量测定提供了可能手段。2.基于AuNPs@金属有机框架复合物修饰电极上辣根过氧化物酶电催化作用的NO生物传感器采用Fe Cl3·6H2O和对苯二甲酸(H2BDC)通过简单的溶剂热合成法一步合成了一种铁基金属有机框架(MIL-101(Fe)),并通过多步骤逐层组装工艺将其用于制备AuNPs修饰的MIL-101(Fe)(AuNPs@MIL-101(Fe))。由于所制备的AuNPs@MIL-101(Fe)复合材料表现出高导电性和良好的生物相容性界面,有利于保持生物分子的天然生物活性,因此,将辣根过氧化物酶(HRP)固定在AuNPs@MIL-101(Fe)复合材料表面,从而构建一个基于HRP/AuNPs@MIL-101(Fe)的生物传感器用于血清中NO的检测。该传感器对NO具有良好的电催化能力,线性范围为0.02~5370μM,LOD为0.01μM(3σ),并且稳定性、重复性和特异性较好。因此,本策略为临床上NO的检测和疾病治疗提供了潜在的应用前景。
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