锆基金属-有机框架材料的后修饰及其对过氧化氢的传感

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过氧化氢(H2O2)作为第二信使,参与调解基本生物过程,但过量的H2O2会对细胞及其周围环境产生毒副作用。细胞内H2O2的异常产生常与一些较严重的病理状况密切相关,例如癌症、糖尿病、衰老和神经退行性疾病等。此外,对H2O2的检测也是间接对一些生物标记物的检测,从而进行糖尿病、痛风、乳酸性酸中毒和肥胖等相关疾病的诊断。因此,对H2O2的准确检测对于众多疾病诊疗具有重要意义。金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料具有周期性孔道结构,高的比表面积,丰富的活性位点,能够对待测物质进行浓度预富集,提高待测物与框架结构的接触效率,能够实现包括离子、生物分子、硝基爆炸物、气体分子等在内的待测物检测。MOFs的合成具有一定的可设计性,然而要直接得到目标功能特性的MOFs仍然是一项挑战,随着MOFs的发展,后合成修饰法(post-synthetic modification,PSM)成为解决这个难题的一种有效又灵活的方式。UiOs系列锆基MOFs自报道以来,由于其出色的水稳性、热稳性以及良好的耐酸碱性而被广泛关注,它的这些优异的稳定性为后续的PSM提供了良好的条件。淬灭型荧光检测易受外界干扰,因此,在实际应用场景中更倾向于荧光增强型检测。所以设计在水稳性的UiO-66-(COOH)2上通过羧基螯合稀土Tb3+离子,然后在其表面利用鞣酸还原法生长银纳米粒子(AgNPs),由于H2O2能将AgNPs氧化生成部分成Ag+离子,而Ag+离子又能够通过提高配体到稀土离子的能量传递效率增强稀土离子的发光,实现H2O2的荧光增强型检测,为H2O2的检测提供了新思路。化学发光具有无需外界激发光源、灵敏度高、操作简便等优点。其中,鲁米诺-过氧化氢体系应用最为广泛,但在没有催化剂的条件下,鲁米诺与过氧化氢反应较慢,发光弱。因此利用UiO-67-bpydc作为平台,设计在配体吡啶基团上螯合充当催化剂的Co2+离子,然后在该MOF孔道中装载鲁米诺,从而结合了MOFs及化学发光两者的优势,使鲁米诺化学发光增强实现H2O2检测功能,由于H2O2还是葡萄糖氧化产物之一,所合成的luminol,Co2+@UiO-67-bpydc材料还能用于葡萄糖的检测,对于糖尿病等相关疾病的诊断具有潜在应用价值。
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