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基于铕金属有机框架对血清中过氧化氢和2,6-吡啶二羧酸荧光检测应用研究认领

作者：

姜晓倩

学位授予单位：

锦州医科大学

摘要：

目的过氧化氢（Hydrogen peroxide,H2O2）作为许多酶催化反应的中间产物在食品科学、环境监测和疾病诊断中都起到关键作用,尤其是在人体免疫系统中由于其强氧化性,在许多生物进程中都存在。然而细胞内H2O2浓度异常会导致氧化应激反应,从而产生普遍的细胞损伤,越来越多的证据表明,H2O2水平异常与癌症和其他重大疾病有关。炭疽杆菌被认为是一种具有极高杀伤力的潜在生物战剂,炭疽杆菌释放孢子可以通过皮肤、肺、胃肠道三种途径进入人体从而引发严重的感染性疾病。其中2,6-吡啶二羧酸（2,6-pyridinedicarboxylic acid,DPA）为炭疽杆菌孢子主要成分,在炭疽杆菌孢子中占5-15%,是炭疽孢子的独特生物标志物。因此研发一种响应快、特异性强和样本消耗量少的分析方法用于检测人体内H2O2和DPA含量是至关重要的。方法本实验采用简单的溶剂搅拌法在室温下合成铕-金属有机框架（Europiummetal organic framework,Eu-MOF）,在280 nm激发下通过监测617 nm处荧光强度变化间接检测H2O2含量,并且优化了反应p H、温度、反应时长等条件获得Eu-MOF最佳反应灵敏度。同时将Eu-MOF重复浸泡至滤纸上制备了稳定的Eu-MOF便携式试纸条在借助颜色辅助分析装置实现过氧化氢现场检测。在Eu-MOF基础上,本课题通过自组装将碳量子点（Carbon quantum dots,CDs）嵌入Eu-MOF中合成CDs@Eu-MOF用于比率型检测DPA。CDs@EuMOF具有自校准功能,可对人血清样品中的DPA进行高灵敏度和选择性识别。发射蓝光的CDs被用于荧光参考,而Eu-MOF通过与DPA的配位相互作用红色荧光信号增强从而实现比率型DPA含量检测。结果Eu-MOF具有特征性红色荧光,随着H2O2的加入,H2O2的亲电性和亲核性会削弱有机配体向Eu3+之间的能量传递从而观察到显著的荧光淬灭。在优化条件下,Eu-MOF表现出高灵敏度和选择性,在1-150μM浓度范围内具有线性关系（R2>0.99）,检出限（Limit of detection,LOD）为0.65μM,可成功应用于检测人血清中H2O2含量检测。并且研发的荧光试纸条在智能手机颜色分析装置辅助下,仅需消耗5μL样品即可实现H2O2含量监测。CDs@Eu-MOF在280 nm的单波长激发下分别发出源自CDs和Eu-MOF的两种特征性荧光。在DPA存在下,它们分别用作参考信号和识别信号,CDs的荧光强度保持恒定,Eu-MOF的荧光强度随DPA浓度增加而增强,从而产生对DPA的比率荧光响应。获得的用于检测DPA的CDs@Eu-MOF表现出较宽的线性范围（0.3-4.5μM）和较低的LOD为0.09μM,具有高灵敏度、稳定性和选择性。结论Eu-MOF作为荧光探针可用于高灵敏度快速检测并且其荧光试纸条表现出长期稳定性、样品消耗量少、抗干扰能力强的优势可用于人血清中H2O2含量分析。与传统检测工作相比,这项工作不仅为H2O2检测提供了一种新颖实用的策略,而且为生物样品的传感提供了可靠的平台。作为一种H2O2便携式检测设备,是现场检测H2O2的最佳选择。CDs@Eu-MOF具有比率荧光纳米探针固有的优异特性,同时结合了CDs和Eu-MOF的优点。该荧光探针能有效克服外界环境因素的干扰,提高了传感器的稳定性和准确性,与基于单波长荧光的DPA检测策略相比具有显著的应用前景。总之,成功合成了新型荧光纳米探针CDs@Eu-MOF用于DPA比率荧光检测,传感器表现出快速响应、低检测限和宽线性范围的优势,对DPA检测具有高灵敏度和选择性,该方法可用于人血清中DPA的含量检测。

摘要译文

关键词：

铕金属有机框架; H2O2; 荧光检测; 试纸条; DPA; 人血清

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

药物分析学

导师：

李东辉

中图分类号：

O657.3[光化学分析法（光谱分析法）⑨];R313[医用化学]

学科分类号：

070302[分析化学];070306[化学生物学];081704[应用化学];081706[分子化工];1001[基础医学];100601[中西医结合基础医学]

D O I：

10.27812/d.cnki.glnyx.2022.000113