双金属ZnNi-MOF作为一种定制的吸附剂，用于分散固相萃取神经递质：对人血浆中组胺、乙酰胆碱和褪黑素的灵敏LC-MS/MS定量分析

《Journal of Chromatography B》：Bimetallic ZnNi-MOF as a tailored sorbent for dispersive solid phase extraction of neurotransmitters: Sensitive LC-MS/MS quantification of histamine, acetylcholine, and melatonin in human plasma

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  采用了一种双金属ZnNi-MOF用于提取组胺、乙酰胆碱和褪黑素。
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  通过改变金属的摩尔比，制备了不同性能的MOF。
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  使用HPLC-MS/MS系统对分析物进行定量。
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  能够在血浆样本中实现对分析物的敏感、可重复和耐基质干扰的定量。

引言

神经递质是调节多种生理和认知功能的化学信使，包括情绪、记忆、睡眠、运动控制和自主反应[1]。它们之间的精确平衡对大脑正常功能至关重要，即使是它们浓度或信号的微妙变化也可能导致阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫和抑郁症等神经和精神障碍的发病[2],[3]。其中最相关的神经活性化合物包括乙酰胆碱（认知过程的关键调节剂）；褪黑素（调节昼夜节律并具有神经保护作用）；以及组胺（参与清醒状态、免疫调节和中枢神经系统稳态[4],[5],[6]。同时测定这些共存的生物标志物对于深入了解神经化学失衡非常宝贵，但这需要一种高灵敏度、选择性和稳健的分析方法[7]。因此，准确量化生物基质中的神经递质在临床和研究领域具有重要意义。然而，由于这些物质的内源性浓度很低（通常在ng mL^?1范围内），结构多样性，化学不稳定性（例如易受酶促降解或氧化），以及血浆等生物样本的复杂性，这仍然是一个分析上的挑战[8]。

为了解决这些挑战，已经采用了多种技术，包括高效液相色谱（HPLC）、质谱（MS）、毛细管电泳和电化学传感器[9],[10],[11],[12]。其中，HPLC-串联质谱（HPLC–MS/MS）由于其高灵敏度、选择性和分析复杂神经活性化合物混合物的能力而成为一种强大的平台[13]。基于MS的方法的一个关键优势在于其能够同时进行多分析物分析，从而在单个生物样本中定量结构多样的神经递质，为了解中枢神经系统内的神经化学网络和动态相互作用提供了有价值的见解[14]。然而，即使是最敏感的检测系统也需要有效的样品处理来克服基质效应、富集微量分析物，并确保在复杂生物流体中的可靠定量[15]。

分散固相萃取（DSPE）由于其操作简单、溶剂消耗少和高萃取效率而成为一种有效的样品制备策略[16]。DSPE是传统固相萃取的微型化变体，其中吸附剂直接分散在样品溶液中，最大化了分析物与吸附剂之间的接触并增强了传质效率。经过短暂搅拌和离心后，用少量溶剂洗脱分析物，使DSPE特别适合于在复杂生物基质中预浓缩微量神经递质。然而，DSPE的性能严重依赖于所使用的吸附剂的物理化学性质[17]。金属有机框架（MOFs）——由金属离子或团簇与有机配体配位形成的晶体多孔材料——作为吸附剂具有显著优势[18]。它们超高的表面积（通常>1000 m² g^?1）、可调的孔径大小和可定制的表面化学性质使得它们能与目标分析物形成强而选择性的相互作用（例如氢键、π–π堆叠和静电吸引[19]。与C₁₈或聚合物等传统吸附剂不同，MOFs可以合理设计以匹配从高极性到弱极性化合物的各种物理化学性质[20]。

为了进一步提高吸附性能，开发了双金属金属有机框架（BiMOFs）作为新一代MOFs，以满足日益复杂的科学和工业需求。与单金属对应物相比，BiMOFs具有更大的结构多样性、吸附容量、活性位点数量、稳定性和选择性，使其在研究和工业应用中极具吸引力[21]。BiMOFs改善电导率和电化学活性的能力使它们成为先进催化和能源相关应用的理想候选者。扩展的活性位点和高电荷容量进一步增强了它们的效率[22]。与单金属对应物相比，BiMOFs表现出协同效应和增强特性。这些先进材料已应用于多个领域，包括气体吸附、能量存储、催化和发光传感[23],[24],[25],[26]。

本研究的主要目标是将不同摩尔比制备的双金属Zn/Ni–尼克酸（NA）MOF作为DSPE吸附剂，用于同时从人血浆中提取乙酰胆碱、组胺和褪黑素。在制备的吸附剂中，ZnNi(NA)-1:1表现出最佳性能，表明双金属比例对调节吸附剂表面性质和目标分析物的亲和力至关重要。双金属MOF的性能显著优于其单金属对应物（Zn(NA)和Ni(NA) MOFs）。这种优异性能归因于Zn²⁺和Ni²⁺中心之间的协同作用，这增强了活性位点的可用性，提高了框架的孔隙率，并促进了多种分子间的相互作用——包括π–π堆叠、氢键和静电作用，这些作用通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱得到了系统表征。由于这些分析物的极性不同、内源性浓度低以及在生物流体中长期稳定性有限，同时测定它们在分析上具有挑战性。此外，血浆的复杂基质严重干扰了它们的准确定量，因此开发一种选择性高的高效提取方法至关重要。据我们所知，这是首次报道使用双金属MOF同时从血浆中提取这三种神经递物的研究。

章节片段

化学化合物和溶液

目标神经递质——乙酰胆碱、组胺和褪黑素的标准品由Zahravi Pharmaceutical Company（伊朗大不里士）提供。丙腈、乙醇、甲醇和甲酸从Merck（德国达姆施塔特）购买。金属前体——醋酸锌二水合物[Zn(OAc)₂.2H₂O]、六水合硝酸镍[Ni(NO?)₂·6H₂O]以及有机连接剂尼古丁酸NP也来自Merck。所有溶剂和试剂均为分析级。

ZnNi (NA)_1:1的表征

ZnNi (NA) _1:1的FTIR光谱（图1a）证实了金属有机框架形成所需的官能团的存在。3360.6 cm^?1处的宽峰对应于O IMG style="vertical-align:middle" src="https://sciencedirect.elseviercdn.cn/shared-assets/55/entities/sbnd.gif" alt="单键">H伸缩，表明其亲水性和氢键的潜力。2920.2 cm^?1处的峰反映了来自NA连接剂的C IMG style="vertical-align:middle" src="https://sciencedirect.elseviercdn.cn/shared-assets/55entities/sbnd.gif" alt="单键">H伸缩，而1636.0 cm^?1处的强峰证实了C IMG style="vertical-align:middle" src="https://sciencedirect.elseviercdn.cn/shared-assets/55/entities/dbnd.gif" alt="双键">O伸缩，表明羧酸与Zn²⁺和Ni²⁺离子的配位。1514.3至1403.3 cm^?1之间的其他峰

结论

在这项研究中，开发了一种DSPE方法，用于在HPLC–MS/MS分析前预浓缩和选择性提取人血浆中的关键神经递质——组胺、乙酰胆碱和褪黑素。通过使用尼古丁酸（NA）作为有机连接剂，通过水热法合成了多种Zn/Ni BiMOFs，标记为ZnNi (NA)?:?。在测试的变体中，ZnNi(NA)_1:1表现出最佳性能，实现了高提取效率、最宽的线性动态范围和低 LOD（0.37–1.22 ng mL

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