基于三组分共价有机框架的光激活双功能纳米酶用于比色和荧光双模式检测碱性磷酸酶

基于三组分共价有机框架的光激活双功能纳米酶用于比色和荧光双模式检测碱性磷酸酶

原创
来源:冯燕梅
2024-10-05 09:42:33
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核心提示:光激活纳米酶将光化学与纳米材料巧妙结合,为制备具有光控催化活性的纳米酶提供了新的思路。该类纳米酶可以在光照射下催化底物,当光源关闭时,催化反应也立即终止,从而可以有效地调节催化反应的过程。

光学传感器因其操作简单、检测快速、不依赖大型仪器等优点而广受欢迎。然而,单模传感器的信号不稳定,容易受到干扰,导致假阳性/假阴性结果。相比之下,双模传感器不仅具有内置自校准功能,显著提高了分析的灵敏度和精度,而且在复杂基质中能够抵抗干扰,保持信号稳定性,在实际应用中具有良好的应用前景。具有与天然酶相似的催化活性和特异性的纳米酶因成本低、稳定性好、易于合成、催化性能可调等优点被广泛应用于各类检测方法。

近日,福州大学林子俺研究员团队报道了一种基于具有氧化酶和抗坏血酸氧化酶样活性的三组分共价有机框架(COFs)的比色和比率荧光双模式级联催化平台,用于检测生物标志物碱性磷酸酶(ALP)的活性。如图a所示,以苯并[1,2-B:3,4-B':5,6-B']三噻吩-2,5,8-三醛(BTT)和1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯(TFPB)为节点,以对苯二胺(PA)和4,4 -二氨基苯(BD)为连接单元,采用一锅溶剂热法成功合成了两个三组分供体-π-受体(D-π-A)COFs,即BTT-TFPB-PA (COF-1)和BTT-TFPB-BD (COF-2)。这两种三组分COFs具有结晶度高、比表面积大、电荷分离和转移效率高等特点。如图1b,在可见光照射下,两种COFs均能在溶解氧存在下催化显色底物TMB的氧化,使其转变为氧化TMB(oxTMB),表现出优异的类氧化酶活性。当目标分析物ALP存在时,ALP能够催化AAP转化为AA,而AA能够还原oxTMB使其变为TMB,使蓝色变浅。同时,COFs还被发现具有抗坏血酸氧化酶样活性,将抗坏血酸(AA)氧化为脱氢抗坏血酸(DHA)。如图1c,DHA与OPD可进一步反应生成蓝色的荧光物质DFQ,在430 nm处出现强发射峰。此外,OPD本身可以被合成的COF氧化成oxOPD,在565 nm处发出黄色荧光。基于此原理可构建比率荧光生物传感器用于ALP的检测。

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图1 (a)溶剂热法合成两种三组分COFs;(b)ALP的比色检测;(c)ALP的比率荧光检测。

研究内容:

(1)COFs的合成和表征。

(2)氧化酶样COFs和抗坏血酸氧化酶样COFs的稳态动力学分析。

(3)COFs的催化机制研究。

(4)ALP的比色和比率荧光双模检测可行性分析。

(5)方法性能评估。

研究结论:

本研究建立了一种基于具有氧化酶和抗坏血酸氧化酶样活性的三组分D-π-A COFs的比色和比率荧光双模级联催化平台来检测ALP的活性。该平台不需要在材料制备过程中添加重金属,更加环保。此外,双信号读出模式不仅实现了优势互补,还通过内置自校准功能进一步提高了检测精度。本研究为基于新型COFs的纳米酶高效多模态检测平台的开发提供了新的思路。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136593

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