基于 Zn (II)-MOF 及其混合基质膜的双响应荧光探针:高效检测实际样品中的 3 - 硝基酪氨酸生物标志物与二甲硝咪唑

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Dyes and Pigments 4.1

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  随着人们对健康和食品安全关注度提升,检测生物标志物和药物残留至关重要。研究人员制备水热稳定的 Zn (II) 金属有机框架(BDPT-Zn2)及混合基质膜(BDPT-Zn2@MMMs),用于检测 3 - 硝基酪氨酸(3-NT)和二甲硝咪唑(DTZ),检测限低、回收率好,有实际应用潜力。

  在生命的长河中,人体就像一台精密而复杂的仪器,其内部的代谢和生理过程宛如一座神秘的迷宫,充满了未知与挑战。生物标志物,作为解读这座迷宫的关键线索,能精准标记细胞、组织等的生化指标,在临床诊疗中占据着举足轻重的地位。其中,3 - 硝基酪氨酸(3-NT),这个由活性氮物种(如 ONOO- )硝化产生的重要生物标志物,与脑膜炎、糖尿病、阿尔茨海默病等多种疾病的发生发展紧密相连。准确测定体液中 3-NT 的浓度,对疾病的预防、诊断和治疗意义非凡。
与此同时,在抗菌领域,抗生素曾经立下赫赫战功。二甲硝咪唑(DTZ)作为咪唑类的重要药物,常用于治疗家禽和猪的多种疾病。然而,它在环境中的肆意残留,催生了大量耐药菌,给公共卫生带来了巨大威胁。因此,高效检测并严格控制 3-NT 和 DTZ 的含量,成为了保障公众健康和食品安全的当务之急。

但传统检测方法犹如笨重的 “老古董”,存在着诸多弊端。它们需要繁琐的样品预处理,依赖专业人员操作,不仅成本高昂,还极为耗时,这严重限制了其广泛应用。为了突破这些困境,来自国内的研究人员踏上了探索之旅,致力于开发快速、准确且经济实惠的检测方法。

研究人员巧妙地运用溶剂热法,将过渡金属 Zn (II) 离子与混合配体双 (3,5 - 二羧基苯基) 对苯二甲酰胺(H4BDPT)、3,5 - 双 (1H - 苯并 [d] 咪唑 - 1 - 基) 吡啶(BBIP)相结合,成功制备出一种二维 Zn - 金属有机框架(MOF)——{[Zn (BBIP)(H4BDPT)1/2]·DMF}n(BDPT-Zn2)。随后,他们又将 BDPT-Zn2 颗粒均匀分散在聚甲基丙烯酸甲酯基质中,制备出 BDPT-Zn2@MMMs 荧光混合基质膜。这项研究成果发表在《Dyes and Pigments》上,为相关领域带来了新的曙光。

在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。通过 X 射线单晶衍射,能够精确解析 BDPT-Zn2 的晶体结构;傅里叶变换红外(FT-IR)光谱分析,可以确定分子的化学键和官能团;粉末 X 射线衍射(PXRD)用于鉴定样品的晶相;热重分析(TGA)则可以研究材料的热稳定性。这些技术相辅相成,为研究的顺利开展提供了有力支持。

下面来看具体的研究结果:

  • 结构分析:BDPT-Zn2 通过溶剂热法制备得到适合 X 射线单晶衍射的无色块状晶体。结构分析显示,它属于三斜晶系,空间群为P—1,呈现二维(2D)网络结构。其不对称单元由特定的原子和分子组成,详细的晶体学数据及键长键角信息分别列于相关表格中。这一结构特征为其后续的性能研究奠定了基础。
  • 荧光传感性能:BDPT-Zn2 对 3-NT 和 DTZ 展现出双响应荧光猝灭传感能力,检测限分别低至 0.0246 μM 和 0.00257 μM。这意味着它能够极其敏锐地捕捉到极微量的目标物质,在实际样品检测中具有巨大潜力。
  • 实际应用潜力:该传感器在实际样品检测中表现出色,回收率良好,范围在 96.10% - 105.35% 之间。这表明它在真实复杂环境下依然能够稳定、可靠地工作,为实际检测提供了有力保障。
  • BDPT-Zn2@MMMs 的性能:BDPT-Zn2@MMMs 荧光混合基质膜可用于实际样品中 3-NT 和 DTZ 的可视化、实时且可回收检测。它克服了传统 MOF 材料在回收过程中的局限性,兼具高加工性和灵活性,能够以多种形态应用,大大拓展了检测的应用场景。

综合来看,研究人员成功构建并全面表征了高度稳定的 Zn-MOF(BDPT-Zn2)。荧光实验表明,BDPT-Zn2 能以猝灭方式选择性检测 3-NT 和 DTZ,检测限令人满意。同时,DTZ 和 3-NT 的猝灭机制与多种因素相关,不过文中未详细阐述,这也为后续研究留下了探索空间。BDPT-Zn2@MMMs 的出现,更是为实际检测带来了新的可能,有望在生物医学、环境监测和食品安全等领域大展拳脚,为保障人类健康和生态安全提供强有力的技术支持。这项研究成果就像一把钥匙,为打开高效检测生物标志物和抗生素残留的大门提供了新的途径,推动了相关领域的发展,具有不可忽视的重要意义。

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