一种包埋铜纳米簇的MOF材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种包埋铜纳米簇的MOF材料的制备及其在ATP检测中的应用，通过一锅法以咪唑

【技术实现步骤摘要】
一种包埋铜纳米簇的MOF材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料和生物传感领域，具体涉及一种包埋铜纳米簇的MOF材料及其制备方法和在检测中的应用。

技术介绍

[0002]金属纳米簇(mental nanoclusters,NCs)具有低毒性、制备方法简单、低光漂白性等优点，因此其在构建荧光检测体系中得到广泛的应用。相比于金纳米簇(AuNCs)和银纳米簇(AgNCs)，铜纳米簇(CuNCs)具有价格低廉、原料易得等优点。
[0003]金属有机骨架材料(Metal
‑
organic frameworks,MOF)可通过包埋小分子物质、采用荧光性有机配体构建等方式，合成检测性荧光探针，然后随着检测物质与MOF的金属节点的结合，释放有机配体和包埋的荧光物质，从而实现目标物的定量检测。然而，大多数基于MOF的荧光探针为单一光路荧光探针。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对目前现有的技术问题，提供一种包埋铜纳米簇的MOF材料的制备及其在ATP检测中的应用，所述包埋铜纳米簇的MOF材料在ATP的刺激下产生两种相反的荧光信号变化，MOF裂解释放的铜纳米簇呈橙色荧光，来自MOF结构的咪唑
‑2‑
羧醛呈蓝色荧光，从而用作检测ATP的荧光探针，实现ATP的双光路比率型荧光检测。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种包埋铜纳米簇的MOF材料，通过一锅法将铜纳米簇包埋在MOF结构中，制成所述包埋铜纳米簇的MOF材料；其中，所述铜纳米簇具有聚集诱导荧光效应，所述铜纳米簇能够在聚集状态下发橙色荧光。
[0007]其中，所述铜纳米簇以铜盐、还原型谷胱甘肽和铝盐为原料采用常温搅拌的方法制备。
[0008]其中，所述铜盐是硫酸铜、氯化铜或硝酸铜，所述铝盐是氯化铝、硫酸铝或硝酸铝。
[0009]所述包埋铜纳米簇的MOF材料为通过一锅法将铜纳米簇包埋在MOF结构当中。其中，所述铜纳米簇是以硫酸铜、还原型谷胱甘肽、氯化铝作为原料采用常温搅拌的方法制备。
[0010]本专利技术还提供一种包埋铜纳米簇的MOF材料的制备方法，所述制备方法是：1)以铜盐、还原型谷胱甘肽和铝盐作为原料采用常温搅拌的方法制备橙色荧光铜纳米簇；2)然后将所述铜纳米簇、咪唑
‑2‑
羧醛和Zn(Ac)2加入至同一离心管中进行反应，即一锅法，将所述铜纳米簇包埋入MOF的结构中，得到包埋铜纳米簇的MOF材料。
[0011]其中，所述铜盐与还原型谷胱甘肽的摩尔比为1:4～1:10，还原型谷胱甘肽与铝盐的摩尔比为30:1～10:1。
[0012]其中，所述咪唑
‑2‑
羧醛和Zn(Ac)2的摩尔比为2:1～5:1，Zn(Ac)2与铜纳米簇的摩尔比为10:1～2:1，反应方式为使用涡旋混合器振荡混合，反应15～30分钟。
[0013]其中，所述铜盐是硫酸铜、氯化铜或硝酸铜，所述铝盐是氯化铝、硫酸铝或硝酸铝。
[0014]具体的，先以硫酸铜(氯化铜、硝酸铜)、还原型谷胱甘肽和氯化铝(硫酸铝、硝酸铝)作为原料采用常温搅拌的方法制备橙色荧光铜纳米簇，再将咪唑
‑2‑
羧醛和Zn(Ac)2、铜纳米簇加入同一离心管中，使用涡旋混合器进行混合，使得铜纳米簇被包裹在MOF结构中。
[0015]本专利技术还提供一种所述包埋铜纳米簇的MOF材料的应用，所述包埋铜纳米簇的MOF材料应用在分子快速诊断中；所述应用不用于疾病诊断和疾病治疗。
[0016]优选的，所述包埋铜纳米簇的MOF材料应用在ATP的快速检测中。所述包埋铜纳米簇的MOF材料具有ATP裂解功能，在ATP分子存在下裂解，实现分子快速诊断中的应用。
[0017]本专利技术还提供一种快速检测生物靶标的方法，将所述包埋铜纳米簇的MOF材料加入至待检测样品溶液中，成为检测器体系，然后定量和/或定性检测生物靶标；其中，检测器体系中所述包埋铜纳米簇的MOF材料终浓度为0.4～1.0g L
‑1。
[0018]所述待检测样品与检测器体系的Zn
2+
形成配合物，使得材料中的MOF裂解，进而快速释放橙色荧光的铜纳米簇，裂解的MOF框架中的有机配体咪唑
‑2‑
羧醛产生蓝色荧光，从而实现荧光强度比率检测。
[0019]所述待检测样品生物靶标与MOF结构中的配体结合，使MOF结构裂解进而快速释放铜纳米簇，使得体系内铜纳米簇荧光降低，配体咪唑
‑2‑
羧醛荧光上升，从而通过荧光比值检测出待检测样品中含有的ATP。
[0020]更进一步的说，在没有ATP的情况下，MOF结构阻碍了铜纳米簇的分散和荧光的下降。一旦ATP出现，ATP与MOF结构中的Zn
2+
结合，使MOF结构裂解进而快速释放铜纳米簇，使得铜纳米簇的荧光下降，配体咪唑
‑2‑
羧醛荧光上升，荧光比率与ATP浓度呈线性关系。该平台是一种快速检测ATP的生物传感方法，推动了MOF材料在生物医学领域的应用。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术以ATP响应性金属有机骨架材料作为基础，并以硫酸铜(氯化铜、硝酸铜)、还原型谷胱甘肽、氯化铝(硫酸铝、硝酸铝)作为原料制备橙色荧光铜纳米簇，将铜纳米簇包裹在MOF结构中，制备的包埋铜纳米簇的MOF材料具有优异的刺激响应释放性能。MOF裂解释放的铜纳米簇呈橙色荧光，来自MOF结构的咪唑
‑2‑
羧醛呈蓝色荧光，从而实现了ATP的双光路比率型荧光检测。
[0023]利用制备的包埋铜纳米簇的MOF材料，实现ATP的快速检测，将包埋铜纳米簇的MOF材料与ATP溶液混合，在ATP刺激下MOF材料裂解，荧光分子快速释放，荧光比值信号增强。构建的传感器具有良好的检测效果和选择性，其中ATP检出限为0.034mM。
[0024]本专利技术制备的包埋铜纳米簇的MOF具有良好的稳定性、生物相容性，在药物传递、生物传感方面具有广阔的应用前景。本专利技术生物功能化MOF在信号转导和选择性识别方面具有巨大的潜力，进而可用于建立用于分子诊断的荧光探针。
附图说明
[0025]图1为本专利技术包埋铜纳米簇的MOF的合成路线图；
[0026]图2为本专利技术包埋铜纳米簇的MOF的TEM图(A)、XRD图(B)和FT
‑
IR图谱(C)；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的包埋铜纳米簇的MOF在不同浓度ATP下荧光分子释放曲线；
[0028]图4为本专利技术实施例提供的包埋铜纳米簇的MOF对不同靶标分子检测的荧光强度比较图。
具体实施方式
[0029]以下结合实例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本专利技术，并不局限于本专利技术。
[0030]实施例1：铜纳米簇的制备
[0031]采用常温搅拌法制备铜纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包埋铜纳米簇的MOF材料，其特征在于，通过一锅法将铜纳米簇包埋在MOF结构中，制成所述包埋铜纳米簇的MOF材料；其中，所述铜纳米簇具有聚集诱导荧光效应，所述铜纳米簇能够在聚集状态下发橙色荧光。2.按权利要求1所述的包埋铜纳米簇的MOF材料，其特征在于，所述铜纳米簇以铜盐、还原型谷胱甘肽和铝盐为原料采用常温搅拌的方法制备。3.按权利要求1所述的包埋铜纳米簇的MOF材料，其特征在于，所述铜盐是硫酸铜、氯化铜或硝酸铜，所述铝盐是氯化铝、硫酸铝或硝酸铝。4.一种权利要求1所述的包埋铜纳米簇的MOF材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法是：1)以铜盐、还原型谷胱甘肽和铝盐作为原料采用常温搅拌的方法制备橙色荧光铜纳米簇；2)然后将所述铜纳米簇、咪唑
‑2‑
羧醛和Zn(Ac)2加入至同一离心管中混合反应，即一锅法，使所述铜纳米簇包埋入MOF的结构中，得到包埋铜纳米簇的MOF材料。5.按权利要求4所述的包埋铜纳米簇的MOF材料的制备方法，其特征在于，所述铜盐与还原型谷胱甘肽的摩尔比为1:4～1:10，还原型谷胱甘肽与铝盐的摩尔比为30:1～10:1。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚鹏，辛悦，张盾，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：