调节生物MOF中能量传递实现对炭疽杆菌孢子标记物的快速比率荧光检测
炭疽病是严重威胁人类健康的一种传染病。自2001年起，许多国家都把炭疽杆菌孢子作为潜在的恐怖袭击试剂威胁。因此，快速高效的检测炭疽杆菌孢子的生物标记物（DPA）就显得十分必要。传统的生物学检测方法比如PCR等需要专业的设备和操作人员，而且检测时间长，操作复杂。基于光学检测技术的表面增强拉曼光谱和荧光光谱检测技术具有操作简单，成本低廉，检测速度快等优点被广泛研究。采用能和DPA分子选择性配位的发光稀土离子比如铕和铽可以实现对DPA分子高灵敏性的检测。目前已有一些课题组报道了采用Eu或是Tb离子来检测DPA，
炭疽病是严重威胁人类健康的一种传染病。自2001年起，许多国家都把炭疽杆菌孢子作为潜在的恐怖袭击试剂威胁。因此，快速高效的检测炭疽杆菌孢子的生物标记物(DPA)就显得十分必要。传统的生物学检测方法比如PCR等需要专业的设备和操作人员，而且检测时间长，操作复杂。基于光学检测技术的表面增强拉曼光谱和荧光光谱检测技术具有操作简单，成本低廉，检测速度快等优点被广泛研究。采用能和DPA分子选择性配位的发光稀土离子比如铕和铽可以实现对DPA分子高灵敏性的检测。目前已有一些课题组报道了采用Eu或是Tb离子来检测DPA，但这些检测方法都是基于单一波长的荧光强度增强来实现的。开发比率型荧光检测技术能够有效的避免不同检测环境和仪器自身引起的荧光强度变化产生的误差，提高传感器的抗干扰能力。
近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(长春光机所)李斌研究员和马和平助理研究员首次通过采用生物金属有机多孔骨架(bio-MOF-1)作为载体，通过离子交换制备Eu和Tb离子共掺的发光MOF。由于骨架中纳米孔的限制，Tb离子和Eu离子之间的距离限制在1纳米左右，Tb离子和Eu离子能发生高效的能量转移 (Tb到Eu的能量转移效率达到了89%)，因此整个体系发红光。引入DPA分子后，DPA分子优先与Tb离子结合，会产生DPA到Tb离子的能量转移，同时发生在Tb和Eu之间的能量转移被阻断，使得整体体系发绿光。因此通过调节体系中能量传递的过程，研究团队实现了对DPA分子的比率荧光检测。
值得一提的是，此比率型荧光MOF传感器对DPA分子的检测限低至34nM，远远低于炭疽孢子对人类的传染剂量(60μM)。而且，传感器具有非常高的抗干扰能力：在一系列氨基酸(天冬氨酸、甘氨酸和蛋氨酸)、有机酸和人体中可能含的离子(K+,Na+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Cl-和NO3-)中都表现出了良好的选择性。同时，由于MOF骨架纳米孔道的筛分作用，人血清中生物大分子不能进入传感器的孔道，研究团队可以实现在人血清中对DPA分子的选择性检测，推进了比率型荧光MOF传感器在实际检测中的应用。
该研究成果在《Biosensors and Bioelectronics》(Biosens. Bioelectron.,2016,85, 287-293)杂志上报道，第一作者是博士生张翼鹤，共同通讯作者为李斌和马和平。
该研究工作得到了国家自然科学基金委和发光学及应用国家重点实验室的大力支持。
相关文章
评论
我要跟帖
.jpg)
