DNA功能化MOFs在电化学发光传感的研究进展_闫娜莹.pdf
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1、第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .功能化 在电化学发光传感的研究进展闫娜莹(西安石油大学化学化工学院,陕西 西安)摘 要:金属有机框架(,)作为一种新型多孔材料,由无机金属节点和有机配体组成。脱氧核糖核酸()功能化 结合了 和 两者的优点,可以制作成优秀的生物传感器。首先,介绍了 和 在用于电化学发光的检测的生物传感器中的作用。其次,说明了 与 之间进行连接的方式。然后,简述了 功能化 制作的传感器在检测离子、小分子、蛋白质、核酸等方面的应用。最后,讨论了该类传感器的前景和挑战。关键词:金属有机框架;脱氧核糖核酸;电化学发光;传感器中图分类号:文献标志码:文章编号:()作者简介:闫娜莹()
2、,女,硕士,主要从事纳米材料和分析检测方向。(,):,().().,.:;作为电化学技术的一个分支,电化学发光(,)具有快速的检测时间、低标本检测用量等特点。的基本原理是在电极表面发生电化学和化学发光反应后,产生高能的电子转移,形成激发态发光。根据一般反应机制大致分为两大类:湮灭型 和共反应物型。功能化金属有机框架生物传感器主要采用了共反应物型,通过发光体与共反应物发生氧化或还原反应,产生激发态的中间体的物质,从而产生发光。金属有机框架(,)由金属节点和有机配体组成,也称为配位聚合物。因其具有大表面积和高孔隙率,常被用于作为一些物质的载体平台。在传感、生物医学等领域有广泛应用。具有可编程,特异
3、性识别等优点,被应用于传感器系统中。在单链 两端修饰上具有特殊功能的物质,可以实现传感器的某种作用。可以被核酸酶切断,从而可以将检测物远离传感器。功能化 结合了 和 两者的优点,提高了传感器的可行性。在这篇综述中,首先介绍了 和 在 功能化的 构建的生物传感器所起到的作用,又说明了 与 的连接方式,然后介绍 功能化 在检测离子、小分子、蛋白质、核酸、外泌体、癌细胞等方面的应用,最后说明了前景与挑战。与 在传感器中的作用.的作用()作为发光体。如有孔洞的 可以作为阴极发光材料,并通过掺杂 纳米粒子催化增强共反应器的还原反应。()加载发光体。发光体可以加载到 的表面和孔隙中,增加检测的 发射强度。
4、常用的发光体有钌化合物、鲁米诺、量子点、聚集诱导发光物质等,均可以通过不同方式加载到不同的 上。()作为共反应物。在 生物传感体系中,共振能量转移(,)机理常被用于降低 信号。发光体在激发态时,将能量转移到受体后返回基态,而不是以辐射能的方式释放出来。在此机制中既可以作为受体,也可以作为供体。()消耗共反应物中间体。的中心金属粒子可以与共反应物中间体相互作用,减少其与发光体发生氧化还原反应,降低 信号。()法拉第笼。可以作为法拉第笼制备生物传感 广 州 化 工 年 月器。将发光体、捕获单元和检测物包裹在 修饰的 形成的法拉第笼内,信号单元中的所有发光团都参与电极反应,可以增强检测的灵敏度。.的
5、作用()识别检测物。适配体对其靶标具有高亲和力,可以与靶标紧密结合,并且具有反应速度快、可反复使用等优点。适配体的靶标广泛,例如蛋白质、氨基酸、无机离子和药物等。()循环检测。由不同检测物适配体的互补 连接成环状,再利用金属粒子与发光体间的 和表面等离子体共振(,)的转换分别降低和增强 信号,实现多种检测物的循环检测。()负载猝灭剂。在 的一端连接二茂铁(),会猝灭发光,在传感器中一般用于制造低背景信号。()转换检测物。在 上连接检测物的抗体,检测物识别后,再通过核酸外切酶进行选择性裁切出特定的目标 片段,即可以将检测物质转换为目标()。与 的连接方式.共价键 与 间可以直接利用配位共价键连接
6、。与 连接使用最多的共价键是 键,形成过程利用酰胺反应,即含有羧基的 和一端修饰氨基的,通过添加乙基(二甲基氨丙基)碳化二亚胺和 羧基琥珀酰亚胺缩合剂,先活化羧基,然后与胺反应得到酰胺共价键。.吸 附 与 通过其他作用力吸附连接。例如,一端修饰聚合物,聚合物再通过静电吸附在 上。适配体可以通过 堆积作用连接合成 探针。外包裹一层检测物,通过检测物与适配体的特异性识别作用连接。传感器在电化学中的应用.检测离子和胸腺嘧啶脱氧核苷酸通过特异性结合形成 结构,和聚鸟嘌呤脱氧核苷酸形成 四链体。等利用这种特性设计了一种检测这两种重金属离子的传感器。重金属离子与核苷酸形成的结构,改变发光体与金属纳米离子间
7、的距离,从而改变 信号。可以增强 酶的活性,使得双链 解链。等人设计了三种嘌呤发光体()利用 催化 酶活性使得 双链解链,添加发卡 与解链中的未被破坏的单链进行杂交。会嵌入到双链中,检测 信号。.检测小分子 和 拥有强 作用,可以增强 信号。同时当其距离发光体很近时,会产生 作用,降低 信号。等利用环状 改变 和 与发光体的距离,即利用 与 作用,设计了多检测性的循环检测传感器。等只利用 作用设计了一种单检测传感器。该传感器利用 到 的 作用。等将 作为受体,当添加检测物后,双链解链,远离电极,信号上升。发光体与 间利用不同连接策略,建立一种高背景信号的 生物传感器。等利用 键加载马拉硫磷适配
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