一种基于CuMOFs的比色传感器阵列及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于环境污染检测技术领域，具体涉及一种基于CuMOFs的比色传感器阵列及其制备方法和应用。比色传感器阵列的传感元件包括Cu

【技术实现步骤摘要】
一种基于CuMOFs的比色传感器阵列及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境污染检测
，具体涉及一种基于CuMOFs的比色传感器阵列及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]酚类有机物包括两类。一种是源于天然植物，如葡萄酒、茶和可可，作为人类饮食的重要组成部分；另一种来自制造业释放到自然水体、大气和土壤中。氨基酚、硝基酚、氯酚等酚类污染物被列为重点污染物，其高毒性和低可生物降解性破坏了环境平衡，严重影响人体肾、肝和心血管系统的功能。因此，准确、灵敏地鉴别和测定废水和食物基质中的酚类污染物，有利于评价环境和预防疾病的发生。
[0004]气相色谱，电分析和光谱分析等方法被开发用于酚类污染物的检测。其中，比色法检测以其操作简便、读数直观、成本低、通量高等优点备受关注。在典型的比色分析中，4
‑
氨基安替比林(4
‑
AAP)作为偶联剂，在生物酶的催化作用下与酚类物质发生反应，生成有色苯醌产物。在该体系中，H2O2被用于加速显色反应。在该过程中使用的生物酶是易失活的，因此会增加检测成本，降低方法的可靠性。再次，将天然酶固定和包装在新兴纳米材料上是费时费力的处理过程，在此过程中，酶的催化活性会不同程度地减弱甚至消失，影响分析方法的实用性。此外，排放到环境中的酚类污染物往往由多种组分组成，因此需要检测方法的高选择性以实现准确区分。因此，迫切需要开发一种可靠的方法，能够准确地量化和区分复杂基质中的单个污染物。
[0005]目前，模拟酶作为仿生化学的一个分支受到了许多研究领域的广泛关注。贵金属、过渡金属氧化物、DNA拓扑结构
‑
血红蛋白化合物、碳基酶模拟物等具有高稳定性的模拟酶已被开发应用。此外，通过改变纳米酶的结构、外部修饰和配体类型，可以灵活调节模拟酶的催化活性。核苷酸作为高度通用的金属配体，可以与金属离子配合形成金属有机框架(MOF)。鸟苷5
’‑
单磷酸(GMP)与Cu
2+
配合形成具有类漆酶活性的Cu/GMP MOF，但Cu/GMP MOF对单一酚类污染物的监测选择性较弱。
[0006]对于性质相似的分析物，基于交叉反应特征(称为化学鼻)的传感器阵列是识别和检测每个个体的有效工具。与“锁
‑
钥匙”传感模式不同，传感器阵列进行多维度检测，得到混合物的数据矩阵，形成每个目标的指纹图谱。在线性判别分析(LDA)、层次聚类分析(HCA)等统计分类方法的辅助下，将原始数据投影到新的维度空间中，并将其分类到各自的聚类中，得到直观的分类图。通过对原始维空间的线性组合构造新的正交维集，并利用所选维最大化类间方差与类内方差的比值。此外，LDA作为一种描述性降维技术，LDA得分图通常比原始数据更容易可视化。为了满足传感器阵列对酚类污染物的选择性，迫切需要开发多通道识别元件来获得高维数据。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于CuMOFs的比色传感器阵列及其制备方法和应用。本专利技术设计了由三种有不同类漆酶活性的CuMOFs(Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
AMP)组成的比色传感器阵列，以CuMOFs作为传感器阵列的识别元件催化苯酚类
‑4‑
AAP
‑
H2O2体系生成有色的苯醌类产物，将组合训练矩阵得到的数据数组(3CuMOFs
×
6污染物
×
5次平行测试)投影到新的维度空间中，得到三维标准分数，并引入线性判别分析方法(LDA)将其分类为单个聚类。6种不同浓度苯酚类污染物的LDA图均无重叠，表明比色传感器阵列具有较强的分辨能力。该比色传感器阵列在样品中含有其他活性成分的情况下仍表现出高选择性，其中代表方差最大的因子可用于监测目标污染物的实际水平。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种基于CuMOFs的比色传感器阵列，所述比色传感器阵列的传感元件包括Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP，所述Cu
2+
‑
AMP为铜离子与腺苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物，所述Cu
2+
‑
CMP为铜离子与胞苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物，所述Cu
2+
‑
GMP为铜离子与鸟苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物。
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的基于CuMOFs的比色传感器阵列的制备方法，包括以下步骤：
[0011]在Tris
‑
HCl缓冲液中分别加入腺苷
‑5’‑
单磷酸、胞苷
‑5’‑
单磷酸、鸟苷
‑5’‑
单磷酸的二钠盐和CuCl2，然后将得到的溶液在离心，丢弃上清液，沉淀离心洗涤，冻干，分别获得Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP；
[0012]Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP作为传感器元件组装获得所述基于CuMOFs的比色传感器阵列。
[0013]第三方面，本专利技术提供了如第一方面所述的基于CuMOFs的比色传感器阵列在苯酚类污染物分类和定量中的应用。
[0014]第四方面，本专利技术提供了一种苯酚类污染物的分类和定量方法，包括以下步骤：
[0015]在醋酸钠/醋酸缓冲液中，将苯酚类污染物、H2O2和4
‑
AAP分别与如第一方面所述的基于CuMOFs的比色传感器阵列中的Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP混合，孵育，在503nm处采集吸收光谱，将组合训练矩阵得到的数据数组投影到维度空间中，得到三维标准分数，进行线性判别分析，对苯酚类污染物进行分类和定量。
[0016]上述本专利技术的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
[0017](1)通过改变Cu
2+
与核苷酸的比例，获得三种具有不同类漆酶活性的CuMOFs，作为比色传感器阵列的传感元件催化苯酚类
‑4‑
AAP
‑
H2O2体系生成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CuMOFs的比色传感器阵列，其特征在于，所述比色传感器阵列的传感元件包括Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP，所述Cu
2+
‑
AMP为铜离子与腺苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物，所述Cu
2+
‑
CMP为铜离子与胞苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物，所述Cu
2+
‑
GMP为铜离子与鸟苷
‑5’‑
单磷酸形成的铜基金属有机配合物。2.一种如权利要求1所述的基于CuMOFs的比色传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在Tris
‑
HCl缓冲液中分别加入腺苷
‑5’‑
单磷酸、胞苷
‑5’‑
单磷酸、鸟苷
‑5’‑
单磷酸的二钠盐和CuCl2，然后将得到的溶液在离心，丢弃上清液，沉淀离心洗涤，冻干，分别获得Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP；Cu
2+
‑
AMP、Cu
2+
‑
CMP、Cu
2+
‑
GMP作为传感器元件组装获得所述基于CuMOFs的比色传感器阵列。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，二钠盐与CuCl2的摩尔比为0.3
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱静，王文武，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：