大连工业大学:用于抗生素富集和检测的双轨多功能双金属金属有机框架

文摘   2024-12-31 19:54   中国香港  
近日,大连工业大学食品学院陈翊平教授团队在《Small》上发表了题为"Dual-Track Multifunctional Bimetallic Metal-Organic Frameworks for Antibiotic Enrichment and Detection"的研究论文。本文开发了一种用于抗生素检测的磁固相萃取程序和基于双金属Ce/Zr-UiO 66的光学免疫传感器。证实了Ce/Zr-UiO 66是一种多功能双轨材料,对氯霉素的富集效率高,灵敏度高,可作为保障公共卫生的多功能MOF。

抗生素的不当使用和过度使用对环境、食品供应和人类健康造成了重大负担和有害影响。因此,准确监测抗生素对预防和控制其危害具有重要意义。
胶体金免疫层析分析、酶联免疫吸附试验(ELISA)和生物传感等方法虽然可以快速检测抗生素,但存在检测灵敏度低,生物酶的限制等缺点。金属有机框架(MOF)是一类新型多孔晶体材料,在催化、气体分离和储存、生物医药输送和化学传感等多种应用中显示出巨大的潜力,并有望解决传统抗生素检测技术相关的问题。然而,目前大多数MOF材料的优点有限,缺乏多功能性能。
本研究制备了磁性Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66金属有机骨架(MOF),用于从鱼类、废水和尿液样品中提取和富集氯霉素;利用Ce和HRP的双效催化作用,建立了辣根过氧化物酶(HRP)-Ce/Zr-UiO 66@bovine血清蛋白-氯霉素探针,用于氯霉素的灵敏检测。还系统考察了Ce/Zr-UiO 66在样品前处理和抗生素检测一体化中的应用,并探讨了其作用机制。由结果显示Ce/Zr-UiO 66是一种多功能双轨材料,对氯霉素的富集效率高(6.37 mg g−1),灵敏度高(检出限51.3 pg mL−1),可作为保障公共卫生的多功能MOF。   

图1:双轨多功能双金属金属有机骨架图:Ce/Zr-UiO 66富集和检测氯霉素。a) Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66介导磁固相萃取富集环境、食物和人体体液中氯霉素的流程图;b)用辣根过氧化物酶(HRP)-Ce/ZrUiO 66@BSA-chloramphenicol (CAP)和Ce3+/Ce4+和辣根过氧化物酶双催化的DMM生物传感器灵敏检测氯霉素示意图。   

图2:Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66对氯霉素的MSPE分析。a) Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66磁固相萃取工艺流程图;b)分别使用SPE和MSPE对农场废水、尿液和鱼类预处理时间的比较;c)不同方法对NH2-UiO 66、Ce- UiO 66和Ce/Zr-UiO 66的氮吸附等温线;d)不同方法对NH2-UiO 66、Ce- UiO 66和Ce/Zr-UiO 66的孔径分析;e)水溶液中不同贮存时间下Ce/Zr-UiO 66的XRD谱图;f) NH2-UiO 66、Ce- UiO 66和Ce/Zr-UiO 66在水溶液中不同存放时间下不同方法的XRD谱图;使用Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66对g)鱼类、h)废水和i)尿液样品中氯霉素的MSPE加峰回收。误差条表示三次重复的平均值±SD (n = 3)。   

图3 :Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66对氯霉素的吸附动力学及吸附机理研究。a)准二级动力学模型,b)颗粒内扩散模型,c) Freundlich模型,d) Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66吸附氯霉素的吸附动力学参数;Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66吸附氯霉素前后的C 1s XPS光谱,e)吸附前、f)吸附后;Fe3O4@SiO2@Ce/Zr-UiO 66 吸附氯霉素前后的O 1s XPS光谱,g)吸附前、h)吸附氯霉素后。误差条表示三次重复的平均值±SD (n = 3)。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202309075


撰稿:黄艳艳
编辑:赵一明
审核:刘广洋


编辑团队介绍

黄艳艳,女,中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜学专业2023级硕士研究生,研究方向为蔬菜产品营养品质与质量安全控制。

赵一明,硕士,科研助理,中国农业科学研究院蔬菜花卉研究所质量安全课题组。

刘广洋,博士,研究员,博士生导师,中国农科院“青年英才”。现工作于中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量安全课题组,研究方向为蔬菜产品营养品质与质量安全控制。主持国家青年基金,北京市面上基金、中国农业科学院科技创新工程基础研究人才项目(青年英才)、“十三五”重点研发子课题、国家蔬菜产品质量安全风险评估项目、中国农业科学院蔬菜所基本业务科研经费等,参与国家大宗蔬菜产业技术体系质量安全与营养品质评价岗位专家项目、“十四五”重点研发课题、中国农业科学院科技创新工程重大任务等项目。至今已发表学术论文104篇,其中SCI论文67篇;以第一或通讯作者发表SCI论文39篇(总影响因子243,IF 大于8的11篇,IF 大于10的6篇,单篇最高15.1),H因子29,发表中文核心16篇。“蔬菜产品中农药残留高效识别与精准检测技术及应用”获得2022年全国商业科技进步奖一等奖(2/13)。获得2023年重庆市首届卓越工程师大赛优秀成果转化奖(3/3)。获得2023年MDPI论文优秀作者奖。兼任国家科技专家库专家、教育部学位中心硕博论文评审专家、中国绿色食品专家评审委员会委员、中国食品法典专家咨询委员会委员、中国食品科学技术学会和中国农业工程学会高级会员、北京工商大学研究生实践导师、中国知网CNKI评审专家库专家。担任Frontiers in Nutrition、Nanomaterials和Foods期刊编委、Food Innovation and Advances、Food Safety and Health和《化学分析计量》期刊青年编委、Nutrition Sciences and Dietetics副主编,JACS、CEJ、JHM、Trac-Trend Anal. Chem.、Food Chem.等期刊审稿人。



免责声明
本文仅供科研分享,助力科学传播,不做盈利使用,如有侵权,请联系后台删除。部分图文资料来自网络,仅供科研分享,助力科学传播,不做盈利使用。转载内容不代表本公众号的观点和立场,本公众号不对其准确性、可靠性提供保证,仅供读者参考。如涉及侵权或未授权发布,请联系后台,我们将及时更正、删除,谢谢。
联系人:   刘广洋    liuguangyang@caas.cn


MOFs帮助环境
推送MOFs基环境功能材料在环境污染控制领域的研究进展。
 最新文章