[发明专利]一种金属有机框架材料及其应用、适配体传感器

说明书

本发明涉及一种金属有机框架材料及其应用、适配体传感器，属于传感器技术领域。本发明的金属有机框架材料，所述金属有机框架材料由二价锰离子和有机配体在溶剂中通过自组装形成；所述有机配体包括聚合物配体和联吡啶类化合物；所述聚合物配体的重复单元具有式I所示的结构。本发明的金属有机框架材料具有大表面积、大孔道和网络缺陷的特点，并且在溶液中表现出高稳定性，其可以通过氢键，范德华力，静电相互作用与适配体结合，其中的锰离子与适配体之间也存在配位效应。使制备的适配体传感器表现出优异的综合传感性能，用于检测食源性病原体时，表现出极低的检测限(LOD)。

技术领域

本发明涉及一种金属有机框架材料及其应用、适配体传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

在众多的食品污染物中，病原菌造成的污染比抗生素，多环芳烃，农药残留，重金属离子等化学品造成的污染更为严重。一般来说，能够引起伤口感染和一系列疾病的最常见食源性病原菌是金黄色葡萄球菌(S.aureus)，大肠杆菌(E.coli)，空肠弯曲杆菌，单核细胞增生李斯特菌，鼠伤寒沙门氏菌(SE)和荚膜梭菌。即使只有10个菌落形成单位(CFU)，这些食源性病原体也可能导致急性感染。因此，针对食源性病原菌的精确分析具有重要意义。迄今为止，已经开发了多种检测技术，例如显微分析，理化分析，菌落计数，免疫学分析，聚合酶链反应和生物传感技术，用于对这些微生物的定性和定量检测。但是，多数分析检测方法表现出繁琐、耗时和特异性低等缺点。

随着纳米技术，生物传感技术和纳米材料合成的发展，生物传感方法可以有效地与各个领域的进步相结合，从而在检测各种污染物，包括重金属离子，抗生素，食源性病原体，真菌毒素和食品添加剂等领域展现出超灵敏，无标记，快速响应等优势。为了构建检测不同食源性病原体的生物传感器，已经合成了包含短单链核酸序列(DNA或RNA)的适配体链，这些序列来自体外选择，称为指数富集配体系统进化(SELEX)，已被用于特异性结合食源性病原体。迄今为止，已经通过结合不同的分析方法(例如荧光，光电化学或电化学技术)制造了各种类型的适配体传感器，用于分析不同的病原菌。在这些技术中，电化学技术具有独特的优势，包括高灵敏度，快速响应，检测混浊样品的良好可行性以及低成本。通过结合电化学技术和适配体传感器的优点，电化学适配体传感器经常被用于多种分析物的有效分析。电化学适配体传感器的效率或灵敏度主要取决于位于传感器和电解质之间的界面处由于生物化学相互作用而产生的电流或电位变化。其中，电极材料对于提高传感性能至关重要，因为它们不仅可以固定探针，还能特异性识别相应的目标，并且可以有效地传递输出的电化学信号并放大电化学响应。

迄今为止，多种电极材料，包括导电聚合物，量子点，纳米杂化物或纳米复合材料，以及多孔有机骨架材料，已被用于检测食源性病原体的电化学适配体传感器。作为多孔有机骨架的主要类别之一，金属有机框架材料(MOF)是通过配位金属簇(如Co，Zr，Al，Fe，Mn，Zn，Ni和Cu)和含有C，H，O，N和S的有机配体开发的，金属有机框架材料表现出低密度，永久晶体结构，大表面积和大孔径的特点。金属有机框架材料(MOF)已广泛应用于不同领域，如催化剂，超级电容器，吸附剂，电池以及生物医学和生物传感领域。MOF由于具有高传质能力，对探针的高生物亲和力和一定的电化学活性，经常作为构建电化学传感器的生物平台。迄今为止，已经有几种MOF材料，如Cu-MOF，Fe-MOF和Mn-MOF，被用作分析食源性病原体的生物平台。然而，这些基于MOF的适配体传感器通常采用竞争免疫传感或酶催化方法构建，导致开发过程繁琐，检测效率和灵敏度下降。此外，Mn-MOF，Cu-MOF或Fe-MOF往往表现出一定的抗菌作用，它们通常被用作良好的抗菌剂，因为过渡金属离子，如Cu，Fe或Mn，可以从MOF网络中快速释放从而杀死细菌。这种现象可能会在一定程度上削弱基于MOF的传感器检测食源性病原体的灵敏性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属有机框架材料，用于解决目前金属有机框架材料作为适配体传感器的生物平台在检测食源性病原体时存在灵敏性差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种上述金属有机框架材料作为适配体传感器用电极材料的应用。