【分析】Lab-on-MOFs:白色荧光发射金属有机骨架通过颜色编码实现单一激发、单一荧光的多目标检测

X一MOL资讯2022-06-23 07:06:40

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单一基质的多目标检测方法简便、快速、高效,具有重要的研究意义和应用价值。已报道的多目标检测多采用信号集成,如电化学、荧光、紫外吸收等构筑lab-on-a-molecule系统。纳米材料可以具有磷光、荧光、光散射和催化等性质,基于不同目标物质与纳米材料作用时这些性质的不同响应,人们通过主成分分析,可以实现单一纳米材料对多目标检测的lab-on-a-particle系统。上述策略需要不同仪器获取相应的信号,不同仪器的检测条件可能不同。蛋白质具有配位、疏水、亲水、氢键、π−π堆积等多重作用位点,由此成为验证多目标物质检测的经典分析物。发展单一基质、单一信号源的广谱多目标检测仍面临着挑战。荧光检测灵敏度高、检测限低、方法简单,通过单一荧光实现多目标物的检测将具有重要的研究价值和推广价值。


近日,南开大学学博课题组构筑了Lab-on-MOFs多目标荧光检测系统,即利用白色荧光金属有机骨架(MOFs)探针基于单一激发下的单一白色荧光颜色变化实现了从阳离子、阴离子、小分子到生物分子的多目标物检测


为了实现这一目标,他们设计的过程如下:(1)需要目标物与基质作用前后颜色变化明显,白色与彩色可以很好的区分。(2)制备白色荧光MOFs,镧系离子Eu、Tb、Dy形成的配合物分别具有红、绿和蓝三基色荧光,调控其比例获得白色荧光MOFs。(3)单一波长激发,巧合的是镧系金属配合物通过天线效应实现荧光发射。配体吸收光子达到激发态,经系间穿越到三线态,三线态有效敏化镧系离子实现增强发光。因此,无论单一离子还是混合金属离子MOFs都可以由单一激发实现荧光发射。(4)多重作用位点,便于不同目标物与混合金属MOFs的相互作用,实现荧光调制。


尹学博课题组提出了以包含硼酸识别基团的5-硼酸间苯二甲酸(5-bop)为配体制备白色荧光发射的三金属MOFs,通过配体5-bop与镧系金属离子之间的“天线效应”获得白色荧光;因此,任何能与硼酸基团相互作用或影响天线效应过程的目标物分子都可能引起MOFs白色荧光的颜色变化,根据颜色变化即可实现单一激发下的多目标物检测。阳离子、阴离子、小分子和生物大分子等与白色荧光MOFs作用后表现出不同的荧光颜色,通过CIE坐标可以很好地区分,实现多目标物检测。与其他检测体系相比,该Lab-on-MOFs体系的检测集成度更高,制备方法和检测过程更简单。其他可以获得单一激发白色荧光、具有多重作用位点的基质也可以用于单一荧光的多目标物检测。


这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上,文章的共同第一作者是南开大学的博士研究生王咏梅和硕士研究生杨中瑞。同时,南开大学的肖乐辉教授参与了部分工作。


该论文作者为:Yong-Mei Wang, Zhong-Rui Yang, Lehui Xiao and Xue-Bo Yin

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Lab-on-MOFs: Color-Coded Multitarget Fluorescence Detection with White-Light Emitting Metal–Organic Frameworks under Single Wavelength Excitation

Anal. Chem., 2018, 90, 5758, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00086


尹学博教授简介


尹学博,南开大学化学学院教授,博士生导师;2003年于南开大学取得博士学位,2003年至2005年于中国科学院长春应用化学研究所从事博士后工作,合作导师汪尔康院士;,2007年获天津市自然科学一等奖,2015年获中国分析测试协会科学技术奖二等奖。


尹学博近期主要开展荧光MOFs的设计及传感应用,设计、构筑多功能MOFs,结合其孔道载药性发展多模态成像及诊疗一体化应用;相关工作以通讯作者的身份发表在Chem. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Small、ACS Appl. Mater. Interfaces、Anal. Chem.等期刊。


http://www.x-mol.com/university/faculty/11948



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