传感与拍摄:多功能负载氧化钙的Cu-MOF纳米片用于集成荧光检测和四环素类芬顿降解

研究背景：

抗生素的滥用导致了环境中抗生素残留的严重问题,威胁到公众健康。现有的检测方法存在检测灵敏度低、需要复杂预处理等缺点。因此,开发一种能够快速、灵敏检测并高效降解抗生素的新方法非常必要。

研究内容：

方案1 (A) Exo III介导的DNA循环反应示意图；(B)酸引发双金属离子介导的TC荧光检测和芬顿样降解。

研究人员巧妙设计了一种多功能复合材料CaO₂@Cu-MOF纳米片,可以实现四环素的灵敏荧光检测和高效Fenton-like氧化降解。在外切酶III催化的DNA循环放大的驱动下,少量四环素可以被富集在捕获探针表面,触发CaO₂@Cu-MOF纳米片迅速释放出Ca²⁺、Cu²⁺和H₂O₂。Ca²⁺可激活荧光探针发出强烈荧光信号实现灵敏检测,而Cu²⁺和H₂O₂则可构建Cu²⁺/Cu⁺循环介导的Fenton-like氧化体系,高效降解富集的四环素。该系统在10 min内即可降解近80%的四环素,60 min内达到95%以上的去除率,并成功应用于实际水样中四环素的检测和降解。

研究意义：

该工作巧妙设计了一种集成化的检测-降解反应体系,通过DNA酶切循环和纳米增强的协同放大,实现了极低浓度四环素的灵敏检测;同时利用自身生成的H₂O₂和Cu²⁺建立了Cu²⁺/Cu⁺介导的Fenton-like氧化和O₂活化体系,高效降解被富集的四环素。这种集成化的检测-降解方法为实现抗生素的快速监测和高效治理提供了新思路,对维护水环境安全具有重要意义。

总结：

综上所述，本工作基于CaO₂@Cu-MOF NSs多功能复合材料，构建了一种集TC检测与降解为一体的反应体系，并成功应用于实际水环境样品中。在DNA循环和纳米增强的协同作用下，构建的荧光传感器对低负荷暴露的TC具有灵敏的检测性能。同样，Cu²⁺/Cu⁺循环介导的类Fenton氧化O₂活化体系对暴露于水环境的TC也表现出优异的降解性能。通过对多功能信号探针进行简单的酸引发解离，检测信号因子(Ca²⁺)和Fenton类氧化试剂(Cu²⁺和H₂O₂)均能爆发性输出，不仅有利于提高检测系统的检测灵敏度，而且有利于提高氧化系统的降解效率。因此，对TC进行了综合检测和消除。值得一提的是，该反应体系是由弱酸性溶液引发的，具有较好的环境友好性和可扩展性。

参考文献

Yuxin Wang, Yishuang Li, Cong Wang, Xiaoxiao Yu, Guosong Lai, Xin Li, Sense and Shoot: Multifunctional CaO₂-loaded Cu-MOF nanosheets for integrated fluorescence detection and fenton-like degradation of tetracycline, Chemical Engineering Journal, Volume 481, 2024, 148635.

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148635.