MOF@[Ru(bpy)3]2+纳米纤维的研发及其在农产品毒素检测和去除中的应用

研究背景：

食品安全问题一直是全球关注的焦点,特别是在人口密集的国家。其中,黄曲霉毒素B1(AFB1)是最常见和最危险的霉菌毒素之一,具有致癌、致畸和致突变的特性。许多国家都已将农产品中AFB1的最大残留限量设定在20 ppb以内。传统的检测方法如HPLC、LC-MS、ELISA等存在诸多局限性,无法实现快速、现场检测和去除AFB1的要求。因此,开发一种灵敏、高效、便携的AFB1检测平台以及协同检测和去除的方法迫在眉睫。

研究内容：

方案1 (A) MOF@Ru的制备示意图和(B)比例荧光探针检测和吸附AFB1的机理

研究人员采用改进的水热法制备了具有蓝色荧光的金属-有机框架(MOF)纳米片。为实现AFB1的比率荧光检测,他们将红色荧光的[Ru(bpy)₃]²⁺包埋到MOF中,得到MOF@Ru复合物。当存在AFB1时,MOF的蓝色荧光增强而[Ru(bpy)₃]²⁺的红色荧光相对稳定,从而引起荧光颜色从红色到蓝色的变化。基于此,MOF@Ru复合物可作为比率荧光探针实现AFB1的定量检测,线性范围为0.0-40.0 μM,检出限为3.05 ppb。

(A)电纺膜的两种应用方式示意图；(B)两种电纺丝膜在黑暗条件下对AFB1的吸附和去除；(C) MOF@Ru/PAN NFs的水接触角(WCA)和(D)油接触角；(E) MOF@Ru/PAN NFs吸附过程示意图。

为了方便现场快速检测,研究人员将MOF@Ru复合物与聚丙烯腈(PAN)共混制备了电纺纳米纤维膜(MOF@Ru/PAN NFs)。结合智能手机,基于该纳米纤维膜的比率荧光可实现AFB1的可视化定量检测,检出限为5.51 ppb。此外,由于氢键和静电作用,MOF@Ru/PAN NFs还表现出良好的AFB1吸附性能,30 min内可达到约60%的去除率。

研究意义与总结：

本研究首次实现了基于MOF@Ru电纺纳米纤维的AFB1协同检测和去除,为食品安全和环境保护提供了新的技术支持。该方法具有灵敏度高、检测简便、可视化和智能化等特点,为现场快速检测和监测AFB1提供了新的解决方案。此外,通过电纺技术制备的纳米纤维膜还可实现AFB1的高效吸附去除,为食品和环境中毒素的综合治理提供了有价值的参考。该研究为构建绿色、高效的智能毒素监测和治理系统提供了新思路,在食品安全和环境保护中具有广泛应用前景。

参考文献

Ruiqing Sun, Ping Liu, Yongchao Ma, Qingli Yang, Smartphone-integrated ratiometric sensing platform based on dual-emitting electrospun MOF@[Ru(byp)₃]²⁺ nanofibers for effective detection and adsorption of aflatoxin B1, Chemical Engineering Journal, Volume 488, 2024, 150943.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150943.