金属有机框架材料及其制备方法、免疫传感器技术

本发明专利技术涉及一种金属有机框架材料及其制备方法、免疫传感器，属于金属有机框架材料和生物传感器技术领域。本发明专利技术的金属有机框架材料(MOFs)包括金属离子和与金属离子进行配位的有机配体，所述有机配体为含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物；所述金属离子为二价软酸类金属离子。含苯甲酸基团的化合物中的羧基可与抗体的氨基发生静电相互作用，实现抗体在金属有机框架材料表面的大量固定，且该金属有机框架材料中的金属离子是在同一框架中占据不同节点形成真正的同构型双金属MOFs，该同构型双金属MOFs具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。

Organometallic framework materials, their preparation and immunosensor

【技术实现步骤摘要】
金属有机框架材料及其制备方法、免疫传感器
本专利技术涉及一种金属有机框架材料及其制备方法、免疫传感器，属于金属有机框架材料和生物传感器

技术介绍
免疫传感器发展很快，已逐渐应用于食品、工业、环境检测和临床医学等领域。免疫传感器作为一种新兴的生物传感器，以其鉴定物质的高度特异性、敏感性和稳定性受到青睐，它的问世使传统的免疫分析发生了很大的变化。它将传统的免疫测试和生物传感技术融为一体，集两者的诸多优点于一身，不仅减少了分析时间、提高了灵敏度和测试精度，也使得测定过程变得简单，易于实现自动化，有着广阔的应用前景。随着生物工程技术的发展，已经研制出能对各种微生物、细胞表面抗原或各种蛋白质抗原分泌单克隆抗体的融合细胞，由这些细胞产生的单克隆抗体，已广泛进入生物学及其他领域。免疫传感器主要由生物识别元件和信号传感器组成，其中传感器由修饰层、电极基片和电子检测系统组成。通常，有机分子和/或纳米材料(例如碳纳米材料，量子点，聚合物膜和有机纳米粒子)被用作连接抗体探针和基质的支撑材料。然而，大多纳米材料通常表现出相对较少的锚定位点和较低的检测灵敏度。基于这些材料的适体传感器在生物传感领域的应用受到了限制。MOFs是金属有机框架材料(英文名称MetalOrganicFramework)的简称，是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs是一种有机-无机杂化材料，也称配位聚合物(coordinationpolymer)，它既不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物，兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征，使其在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景，有望用作电化学免疫传感器的纳米材料。金属有机框架材料(MOFs)与抗体结合可用于检测各种有害物质。比如，以呕吐毒素(DON)和沙丁胺醇(SAL)为例，对其检测需求进行说明。在世界范围内，食源性疾病由于发病率和死亡率的增加而受到广泛关注。许多物质，例如非法食品添加剂、霉菌毒素、重金属离子或有机污染物等，在食品生产过程中的任何步骤都可能成为污染物，从而威胁到人身安全。作为一种常见的霉菌毒素，呕吐毒素(DON)对人体和动物都非常有害，因为它可通过与核糖体肽基转移酶结合来抑制DNA、RNA和蛋白质的合成，并产生一系列急性效应，例如恶心、呕吐、头晕和发烧等。欧洲委员会已经确定了DON的最高含量(谷物中为1.25ppm；谷物类食品和婴儿食品为0.2ppm)。此外，作为β-兴奋剂家族的成员，沙丁胺醇(SAL)被发现在畜牧业中非法用作生长促进剂，以提高饲料的效率并提高许多物种的瘦脂比，从而带来经济效益。SAL的残留物留在动物组织中可能威胁到公众健康，包括心悸、心跳过速、神经过敏、肌肉震颤和其他中毒症状。因此，为了确保人类健康，避免食品安全恐慌并减少随后的经济损失，开发高灵敏度、高选择性和可靠的分析方法以便对这些痕量有害物质进行简便有效的识别和定量检测是至关重要的。目前，已经开发出了多种分析方法来检测食品中的DON和SAL，包括高效液相色谱(HPLC)、高效薄层色谱(HP-TLC)、气相色谱-质谱(GC-MS)、液相色谱-质谱(LC-MS)、酶联免疫吸附测定法(ELISA)、表面等离子体共振(SPR)和电化学技术等。尽管已投入大量精力来使用传统方法从食品或环境中检测痕量有害物质，但是它们固有的缺点，如耗时、仪器昂贵、样品预处理步骤复杂、材料消耗大以及需要专业人员等，极大地限制了它们的广泛应用。在这些方法中，电化学技术显示出卓越的传感性能和优势，例如快速响应、简单、成本低以及与先进的微加工技术的出色兼容性等。迄今为止，已经开发出许多基于单克隆抗体、DNA核酸适体和抗体片段的电化学免疫传感器，用于检测食品中的DON和SAL。然而，目前的电化学免疫传感器总是涉及复杂的构筑过程或采用夹心型结构，这使得对DON和SAL的检测更加耗时，且灵敏度较低。因此，如何可行地构筑具有高传感效率的电化学免疫传感器以灵敏性地识别痕量有害物质成为了一个巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属有机框架材料，具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。本专利技术的另一个目的在于提供一种金属有机框架材料的制备方法。本专利技术目的还在于提供一种免疫传感器。本专利技术的技术方案如下：一种金属有机框架材料，所述金属有机框架材料包括金属离子和与金属离子进行配位的有机配体，所述有机配体为含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物；所述金属离子为二价软酸类金属离子。本专利技术的金属有机框架材料中，采用含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物作为有机配体，含苯甲酸基团的化合物中的苯甲酸基团可与抗体中的氨基发生静电相互作用，从而实现抗体在金属有机框架材料表面的大量固定，且该金属有机框架材料中的金属离子是在同一框架中占据不同节点形成真正的同构型双金属MOFs，具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。有机配体以金属离子为配位中心形成配位，含苯甲酸基团的化合物中羧基上的氧可与金属离子形成配位，一个羧基可提供一对可参与配位的孤对电子。含吡啶基团的化合物中的吡啶基上的氮可与金属离子形成配位，一个吡啶基可提供一对可参与配位的孤对电子。对于含苯甲酸基团的化合物的具体种类不作限定，只要能够提供可参与配位的苯甲酸基团即可，优选地，所述含苯甲酸基团的化合物为4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸、4-氰基苯甲酸、对肼基苯甲酸或苯甲酸。这些有机配体可使得金属有机框架材料具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。对于含吡啶基团的化合物的具体种类不作限定，只要能够提供可参与配位的吡啶基团即可，所述含吡啶基团的化合物为2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三(4-吡啶基)苯、1,4-二(对吡啶基)苯或2,6-二甲基吡啶。这些有机配体可使得金属有机框架材料具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。为了进一步提高金属有机框架材料的稳定性、生物相容性和电化学活性，优选地，所述含苯甲酸基团的化合物中的羧基与含吡啶基团的化合物中的吡啶基的摩尔比为1:1～4:1。对于金属元素的具体种类不作限定，只要能够与含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物配位形成金属有机框架材料即可，优选地，所述金属有机框架材料中的金属离子为Co2+、Ni2+、Fe2+、Mn2+中的一种或两种以上。这些金属离子与含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物复合得到的金属有机框架材料具有良好的稳定性、生物相容性和电化学活性。可以理解的是，金属有机框架材料记为M-MOF(一种金属离子)、M1M2-MOF(两种金属离子)，依次类推。优选地，所述金属有机框架材料中的金属离子为Co2+和/或Ni2+。对应的金属有机框架材料记为Co-MOF、Ni-MOF、CoNi-MOF。优选地，所述金属有机框架材料中的金属离子为Co2+和Ni2+；所述Co2+和Ni2+的摩尔比为1:2～2:1。金属有机框架材料中的金属元素为钴离子和镍离子时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料包括金属离子和与金属离子进行配位的有机配体，所述有机配体为含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物；所述金属离子为二价软酸类金属离子。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料包括金属离子和与金属离子进行配位的有机配体，所述有机配体为含苯甲酸基团的化合物和含吡啶基团的化合物；所述金属离子为二价软酸类金属离子。


2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述含苯甲酸基团的化合物为4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸、4-氰基苯甲酸、对肼基苯甲酸或苯甲酸。


3.根据权利要求1所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述含吡啶基团的化合物为2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三(4-吡啶基)苯、1,4-二(对吡啶基)苯或2,6-二甲基吡啶。


4.根据权利要求1～3任一项所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述含苯甲酸基团的化合物中的羧基与含吡啶基团的化合物中的吡啶基的摩尔比为1:1～4:1。


5.根据权利要求1～3任一项所述的金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料中的金属离子为Co2+、Ni2+、Fe2+、Mn2+中的一种或两种以上。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜淼，宋英攀，张治红，徐妙然，何领好，王明花，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41