研究目的
通过将响应性金属有机框架(MOF)与酶固定化相结合,开发一种"一体化"多功能复合材料,使催化和发光功能集成于单个颗粒中,从而无需额外组分即可直接进行葡萄糖检测。
研究成果
GOx@MAF-2复合材料成功将催化与发光功能集成于单颗粒中,兼具更优的稳定性、选择性和可重复使用性。该材料无需额外试剂或系统即可实现直接比率型葡萄糖检测,检测限低至1.4微摩尔,并能精确分析血清样本。该策略充分发挥了金属有机框架的多功能性,可拓展至其他酶-MOF复合材料用于多种分析应用。
研究不足
该复合材料的可重复使用性受到限制,因其纳米尺寸和在水溶液中良好的分散性导致离心过程中无法完全回收。虽然氧气传感的响应时间较快(<5秒),但由于仪器混合时间的限制,未能精确量化。与游离酶相比,该方法可能面临扩散限制,从而略微降低催化效率。
1:实验设计与方法选择:
本研究设计了一种原位封装方法,在室温水-乙醇混合溶剂中将葡萄糖氧化酶(GOx)固定于对氧敏感的发光Cu(I)三唑框架材料(MAF-2)内。该方法利用MAF-2的多孔结构和氧敏感性,构建了基于酶催化过程中耗氧导致荧光猝灭的葡萄糖检测复合材料(GOx@MAF-2)。
2:样本选择与数据来源:
使用黑曲霉来源的GOx作为酶源,分析人体血清样本中的葡萄糖含量。对照样本包括物理混合的GOx/MAF-2复合物和游离GOx用于对比。
3:实验设备与材料清单:
设备包括布鲁克D8 ADVANCE X射线粉末衍射仪(PXRD)、TA Q50热重分析仪(TGA)、日立SU8010扫描电子显微镜(SEM)配能谱仪(EDS)、蔡司LSM 710共聚焦激光扫描显微镜、EliteSizer动态光散射仪(DLS)、日立F-7000荧光分光光度计、JPB-607A溶解氧测定仪及FluorChem M凝胶成像系统。材料包含Hdetz配体、Cu2O纳米颗粒、抗坏血酸、乙酸钠、胰蛋白酶、罗丹明B及多种糖类选择性测试试剂。
4:实验流程与操作步骤:
合成过程为在氮气?;は陆獵u2O纳米颗粒、Hdetz配体和GOx于25℃水-乙醇溶剂中混合30分钟,随后离心洗涤。表征手段包括PXRD、TGA、SEM-EDS、共聚焦显微镜、DLS及荧光测定。葡萄糖检测通过向醋酸钠缓冲液(pH 5.5)中的GOx@MAF-2悬浮液添加葡萄糖并监测荧光强度随时间变化实现。稳定性与选择性测试包含热处理、蛋白酶孵育及干扰实验。
5:5)中的GOx@MAF-2悬浮液添加葡萄糖并监测荧光强度随时间变化实现。稳定性与选择性测试包含热处理、蛋白酶孵育及干扰实验。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用Stern-Volmer方程分析氧敏感性荧光数据,米氏动力学方程评估酶活性,线性回归进行葡萄糖浓度校准。统计分析包括检测限、米氏常数及相对标准偏差的计算。
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