科技资讯写作大赛|Chem. Commun.:孔隙可调Zr-MOFs在痕量蛋白质检测方面的应用


材料人首届科技资讯写作大赛自5月13日发布征稿通知以来(参赛详情请戳我),受到读者们的广泛关注。本文为大赛第六篇参赛作品,由大连理工大学张帅投稿。

【引言】

金属有机框架材料(MOFs)从最初的设计合成到现在的广泛应用,逐渐成为科学研究者的追捧对象。MOFs本身具有可以调节的多孔结构,并且能够利用配体本身的功能基团与多种分子或者离子形成分子间作用力。基于这样的作用,MOFs常被用来作为荧光和化学传感器材料,实现对不同分析物的检测。近来,MOFs在电化学传感器方面的研究也逐渐显现出来较大的优势,能够实现快速、灵敏的检测分析物。但是,MOFs材料在用于传感器材料时,就要求无毒和高稳定性,因此,设计合成一种稳定的MOFs材料使其在电化学传感器领域应用的研究成为解决问题的关键。

【成果简介】

近期,郑州轻工业学院杜淼教授(通讯作者)Chem. Commun.期刊上发表了题为“Pore modulation of zirconium–organic frameworks for high-efficiency detection of trace proteins”的文章。本文以Zr-MOFs类材料为电极材料,通过优化MOFs孔径和与核酸适体(aptamers)的结合方式,实现了高灵敏度、重复性、稳定性和实用性的电化学传感器的制备。同时,该工作为MOFs材料在传感器领域的应用开辟了新的道路。

【图文导读】

图1 493-MOF的晶体结构

 

(a) 493-MOF-BA的结构单元;

(b) 内径为32 Å的介孔笼结构图;

(c) 由两种1D孔道形成的互穿型3D框架结构;

图2 493-MOF的气体吸附性能

(a) 493-MOFs对N2的吸附等温曲线;

(b) 493-MOFs 对CO2的吸附等温曲线;

图3 493-MOFs在电化学传感器方面的应用

(a) 493-MOF-BA用于溶菌酶(Lys)的检测;

(b) 493-MOF-NA用于Lys的检测

(c) 493-MOF-TATB用于Lys的检测

(d) 不同493-MOFs检测Lys过程中阻抗值的对比;

(e) 以493-MOF-BA为电极材料,实现对不同浓度Lys的检测;

(f) 不同浓度的Lys与阻抗值直接的线性关系;

图4 493-MOF类材料作为电化学传感器材料检测的机理图

(a) 493-MOF-BA检测Lys的机理图;

(b) 493-MOF-NA检测Lys的机理图;

(c) 493-MOF-TATB检测Lys的机理图;

【小结】

本文通过筛选配体材料,设计和合成了具有孔隙可调整的Zr-MOFs材料,并将其应用在电化学传感器方面。经过优化选择的Zr-MOF-BA类的生物传感器在检测溶菌酶蛋白质时表现出较高的灵敏性和稳定性。基于MOFs种类的多样性和可调控性,MOFs材料在传感器领域应用的优势将会“大显身手”。本文为MOFs类材料在电化学核酸实体传感器领域的应用,提供了课借鉴的思路,同时也展望了其在生物医疗和抗癌领域的应用前景。

【通讯作者简介】

杜淼教授任职于郑州轻工业学院,主要从事多功能分子基材料、晶体工程及超分子化学等交叉领域课题研究,国家百千万人才工程、教育部新世纪优秀人才支持计划、河南省特聘教授、河南省科技创新杰出人才, 承担国家自然科学基金重大研究计划、重点项目、面上项目及青年基金项目、教育部重点项目等课题。目前担任英国皇家化学会CrystEngComm等四种国内外学术期刊编委,2000年至今已在国内外学术刊物上发表SCI收录论文200余篇,被国内外专家学者他人引用1600 次以上(8篇论文单篇引用超过50次)H影响因子为27. 

文献链接:  Pore modulation of zirconium–organic frameworks for high-efficiency detection of trace protein (Chem. Commun., 2017, DOI: 10.1039/c7cc00029d)

材料牛编辑晓fire编辑整理。

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