基于牡丹花状镍基金属 - 有机框架 / 多壁碳纳米管纳米复合材料的无酶谷氨酸传感器研究

推荐 为解决传统谷氨酸（Glu）检测方法灵敏度不足、成本高及稳定性差等问题，研究人员开展了基于镍基金属 - 有机框架（Ni - MOF）和多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米复合材料的无酶电化学传感器研究。结果表明，该传感器检测限为69.9 μM，灵敏度达2.90 × 102 (μA mM?1 cm?2)，为Glu检测提供了高效、低成本的新途径，意义重大。

　　

论文解读
在生物体内，谷氨酸（Glu）作为中枢神经系统中最丰富的神经递质，参与众多生理过程。然而，其异常水平会引发中风、癫痫以及阿尔茨海默病等一系列严重疾病。因此，临床上对Glu进行有效检测对于疾病的诊断和治疗至关重要。传统的检测方法如光谱法、色谱法等，存在响应速度慢、便携性差以及成本较高等不足。而电化学技术凭借其快速响应、便于携带和成本较低的优势，逐渐成为检测Glu的热门手段。不过，酶促电化学传感器虽然灵敏度高，但价格昂贵且稳定性欠佳，易出现信号衰减和测量误差。基于此，非酶传感器凭借其成本低、响应快、易制备、检测限低和高灵敏度等优点，受到了广泛关注。

来自 Yazd University 的研究人员开展了相关研究。他们采用简单的一步法合成了牡丹花状结构的镍基金属 - 有机框架 / 多壁碳纳米管（Ni - MOF - MWCNTs）纳米复合材料，并将其修饰在玻碳电极（GCE）上，制备出一种无酶电化学传感器用于检测Glu。研究结果表明，该传感器具有优异的性能，其检测限为69.9 μM，灵敏度达到2.90 × 10² (μA mM^?1 cm^?2)，线性范围较宽，稳定性、重现性和选择性良好。此外，研究人员还利用该传感器检测了人血清中的Glu浓度，结果令人满意，证明了其在生物应用中的潜力。这项研究为Glu的高效检测提供了一种经济、便捷的方法，有望推动相关疾病诊断技术的发展。

作者为开展研究用到的主要关键的技术方法如下：首先，通过简单的一步法合成Ni - MOF - MWCNTs纳米复合材料；然后，将该复合材料修饰到玻碳电极上制备传感器；最后，运用电化学测量技术对传感器的性能进行评估，包括检测限、灵敏度、线性范围、稳定性、重现性和选择性等方面的测试。

研究结果部分：

1. 材料表征：通过FE - SEM、EDS、XRD和FT - IR等手段对化合物的形成进行了表征。FE - SEM图像显示酸处理后的CNTs从缠结状态释放出来，有利于排列，同时可以看到牡丹花状的Ni - MOF结构。
2. 传感器性能测试：电化学实验结果表明，该传感器具有优异的性能。其检测限为69.9 μM，灵敏度达到2.90 × 10² (μA mM^?1 cm^?2)，线性范围较宽。此外，该传感器还表现出良好的稳定性、重现性和选择性，对多巴胺（DA）、葡萄糖（Glc）、尿酸（UA）和抗坏血酸（AA）等物质具有良好的抗干扰能力。
3. 实际应用验证：研究人员利用该传感器检测了人血清中的Glu浓度，结果与预期相符，证明了该传感器在实际应用中的可行性。

研究结论和讨论部分强调了该研究的重要意义。首先，该研究成功制备了一种基于Ni - MOF - MWCNTs纳米复合材料的无酶电化学传感器，并证明其在Glu检测方面具有优异的性能。与传统的酶促电化学传感器相比，该传感器具有成本低、制备简单、稳定性好等优点，消除了酶固定化带来的复杂性和成本问题。其次，该传感器的线性范围较宽，检测限较低，灵敏度高，能够满足实际应用的需求。此外，该传感器还具有良好的选择性和重现性，对其他生物分子的抗干扰能力强，可用于复杂样品中Glu的检测。最后，该研究为开发新型无酶电化学传感器提供了新的思路和方法，有望推动电化学传感器在生物医学领域的广泛应用。总之，这项研究为Glu的高效检测提供了一种有前景的解决方案，具有重要的理论和实际意义。