多孔有机框架材料及贵金属纳米材料在生物传感器中的应用

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多孔有机框架材料(POFs)因其独特、优异的性能和广泛的应用而受到越来越多的关注。并被广泛应用于生物传感和医学的诊断及治疗等领域。在生物传感领域中,POFs的孔洞和通道可以容纳目标分子并诱导特定的识别。贵金属纳米材料由于它们超小的尺寸、较好的耐光性以及良好的生物相容性受到了科研工作者的青睐。本文合成比表面积大、导电性较好的和低成本的两种卟啉型多孔芳香骨架材料(porous aromatic frameworks,PAF)和金属多孔芳香骨架材料(PAF-40-Fe),同时合成了稳定性良好以及具有较好生物相容性的铜纳米簇(Cu NCs)和金纳米棒(Au NRs)。并将其用于构建电化学传感器、光电化学传感器以及酶联免疫检测法,用于C-反应蛋白(CRP)、赭曲霉毒素A(OTA)以及黄曲霉毒素B1(AFB1)的检测。(1)构建了一种以金纳米颗粒@多孔芳香骨架材料(Au NPs@PAFs)为固定基质的无标记型C-反应蛋白(CRP)光电免疫传感器。在最优条件下,采用计时电流法实现对CRP进行定量检测。该传感器的光电流与CRP浓度在0.05ng/mL-60 ng/mL范围内有较好的线性关系,检测下限为0.017 ng/mL,线性相关系数R2为0.9946,平均回收率为102.3%。该传感器具有良好的选择性,为C-反应蛋白的检测提供了一种灵敏的方法。(2)开发了一种以金纳米颗粒@金属多孔芳香骨架材料(Au NPs@PAF-40-Fe)为标记物的酶联免疫法(ELISA)。在最优条件下,采用紫外可见分光光度法实现对C-反应蛋白(CRP)的定量检测。该方法所测吸光度值与CRP浓度在0.05-2000 ng/mL范围具有较好线性关系。检测下限为0.017 ng/mL,线性相关系数R2=0.9921,平均回收率为99.5%。该方法具有良好的选择性,为C-反应蛋白的检测提供了一种简便的方法。(3)提出了一种以掺杂金纳米颗粒的铁卟啉多孔芳香骨架材料(AuNPs@PAF-40-Fe)作为基底,以标记了链霉亲和素的碱性磷酸酶(SA-ALP)作为标记物的赭曲霉毒素A(OTA)电化学适体传感器。在实际样品中,实现了对OTA的快速及超灵敏检测。在ALP的催化下,对硝基苯磷酸二钠(pNPP)水解产生对硝基苯酚(pNP),从而在电极上产生氧化电流。最优条件下,线性范围为0.1-100 ng/mL,0.033 ng/mL为该方法的检测下限,线性相关系数为0.9886,平均回收率为98.2%。该OTA适体传感器具有良好的选择性,为OTA的检测提供了一种高灵敏的方法。(4)真菌毒素引起的食品安全问题在世界范围内日益突出。其中黄曲霉毒素B1(AFB1)是最常见、毒性及致癌性最强的真菌毒素。因此,急需开发简单、方便且快速的用于检测AFB1的电化学传感器。在第五章中,提出了一种以掺杂了金纳米棒的二硫化钼(Au NRs@MoS2)作为基底,以分散有金纳米颗粒的铬金属有机框架材料(Au NPs@MIL-101(Cr)-NH2)作为标记物的黄曲霉素适体传感器。在最优条件下,采用差分脉冲伏安法测定标记物中MIL-101(Cr)-NH2的氧化峰电流实现对AFB1的定量检测。0.0585 ng/mL为该方法的线性范围,检测下限为0.017 ng/mL,线性相关系数为0.9830,回收率在96.6%-107.5%之间。该黄曲霉素适体传感器具有良好的选择性。(5)以DNA双链为模板、以铜离子和抗坏血酸为原料合成了铜纳米簇(Cu NCs)。所合成的铜纳米簇在315 nm左右出现紫外吸收峰,当适体链与赭曲霉毒素A(OTA)特异性结合,破坏了铜纳米簇本身稳定的结构,同时通过盐诱导而发生团聚,由此发展了一种用于检测OTA的比色测定方法。在最优条件下,吸光度值与OTA浓度在0.1 ng/mL-80 ng/mL范围内有较好的线性关系,检出限为0.033 ng/mL。该方法为OTA提供了一种新的定量检测的方法。
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