MOFs在電化學(xué)電化學(xué)發(fā)光免疫分析中的應(yīng)用

背景介紹本文綜述了近年來不同類型的基于MOFs納米材料的電化學(xué)/電化學(xué)發(fā)光(ECL)免疫傳感器的制備及其在免疫分析中的檢測應(yīng)用。MOFs不僅可以作為電極表面修飾的基底、信號探針(包括電活性標(biāo)記分子和電化學(xué)發(fā)光發(fā)光標(biāo)記探針)、催化活性標(biāo)記物，還可以作為負(fù)載各種生物分子、納米材料的載體，最終可用于靈敏的電化學(xué)和ECL檢測。此外，本綜述還討論了未來發(fā)展功能化MOF納米材料的挑戰(zhàn)和機遇，并為未來設(shè)計和制造基于MOFs的高性能免疫傳感器提出了一些指導(dǎo)性意見。設(shè)計和研制具有超靈敏、高精度、選擇性好的免疫傳感器對于疾病的早期診斷和篩查，以及疾病治療過程的監(jiān)測具有十分重要的意義。其中，電化學(xué)免疫分析法和電化學(xué)發(fā)光免疫分析法，因它們具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、線性范圍寬、可控性好等優(yōu)點而備受關(guān)注，已成為當(dāng)前的研究熱點之一。金屬有機框架(MOFs)作為一類新型的多孔晶體材料，由于其具有比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定性好、孔徑和納米級骨架結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)等優(yōu)點，在電化學(xué)和ECL免疫傳感器的制備中得到了廣泛的應(yīng)用。MOFs不僅可以作為固定生物識別分子的敏感平臺，還可以用于富集痕量分析物和信號分子來放大分析信號，提高電化學(xué)或ECL免疫分析的靈敏度。目前，科研人員已合成各種各樣具有不同性能和形貌的MOFs納米材料，并用于開發(fā)高性能的電化學(xué)免疫傳感器和ECL免疫傳感器。近年來，基于MOF復(fù)合材料的興起，大量論文將MOFs材料用于電化學(xué)應(yīng)用。因此，本文重點介紹近年來基于MOF材料的電化學(xué)免疫分析技術(shù)的發(fā)展，包括單個免疫傳感平臺和多功能免疫傳感平臺。此外，還綜述了MOFs在ECL免疫分析領(lǐng)域的研究進(jìn)展。最后，本文對電化學(xué)和ECL免疫傳感MOF平臺的發(fā)展及其潛在的臨床應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。MOFs是一類極具吸引力的結(jié)晶多孔材料，豐富了電化學(xué)和ECL免疫傳感器的設(shè)計多樣性，在免疫檢測中具有重要意義，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。研究表明，生物功能化MOF納米復(fù)合材料在擴增免疫識別事件的電化學(xué)和ECL信號方面的廣泛性，可以顯著改變與生物標(biāo)志物含量相關(guān)的電化學(xué)或ECL信號。迄今為止，基于MOF材料的電化學(xué)和ECL免疫傳感器的不同設(shè)計和制造策略如下所述。

圖文解析

（1）作為發(fā)射器或電活性標(biāo)簽與抗體連接，獲得ECL或電化學(xué)信號。Fig.1.

PreparationofNiFecomplex/Ab1/BSAbioconjugate(A),Ab2/LMOFs/BSAbioconjugate(B),andformationrouteofthesuggestedsignal-enhancedECLmodel(C).Workingcurve(D)ofthesignal-enhancedECLdetectionmodelfordifferentconcentrationsofcyfra21-1(0.00500,0.0100,0.100,0.500,1.00,5.00,10.0,20.0,50.0,and100ngmL?1).Selectivity(contentofcyfra21-1andotherinterferentswere10.0and100ngmL?1,respectively;(E)oftheECLdetectionmodel.（2）作為生物分子(如抗體和酶)、納米粒子(如AuNPs和AgNPs)、電活性/ECL探針和信號分子(如金屬離子、發(fā)光分子和電活性分子)的載體。Fig.2.

(left)Constructionstepsandmechanismofimmunosensor.(right)SWVresponsesofimmunoassayforCA72-4in1mMPBS(pH7.5)atconcentrationsfrom1.00mUmL-1

to10.0UmL-1(A);Calibrationplot(B)betweenSWVpeakcurrent(0.18Vvs.Ag/AgCl)andlogarithmvaluesofCA72–4concentrations(theerrorbarsarestandarddeviationsfor

n

=3).（3）作為誘導(dǎo)CdS納米顆粒沉積的催化劑。Fig.3.

Aschematicdiagramofimmunosensorconstruction(A)andpreparationofCdS@Zn-BTCmodifiedelectrode(B).（4)作為H2O2、氧、AA等催化還原反應(yīng)的高效催化標(biāo)記物。

Fig.4.

Schematicillustrationofpreparationprocessofimmunoprobes(A)andcascadecatalysis-initiatedradicalpolymerizationtriggeredsignalamplificationforelectrochemicaldetectionofCA15-3(B).(C)EISresponseofelectrochemicalbiosensorfortargetCA15-3fromblankto100UmL-1

inbuffersolution.(D)Thecalibrationcurveofresistancevaluesvs.theconcentrationsofCA15-3inbuffersolution(■)andhumanserum(●).總結(jié)與展望本文綜述了不同類型的基于MOF納米材料的電化學(xué)/ECL免疫傳感器的制備及其在免疫分析中的檢測應(yīng)用。要獲得更高效的基于MOF材料的免疫傳感器，我們?nèi)匀幻媾R著一些挑戰(zhàn)。首先，由于MOFs的導(dǎo)電性較差，在電極表面修飾時會限制電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致電化學(xué)或ECL信號降低。為了獲得靈敏度高、精度高的免疫傳感器，可以將導(dǎo)電MOFs應(yīng)用于提高電子傳遞效率。其次，由于缺乏具有足夠催化活性的水穩(wěn)性MOFs，在傳感、治療或成像方面的應(yīng)用受到了很大的阻礙。為了在這些應(yīng)用中實現(xiàn)高性能，探索構(gòu)建水穩(wěn)性MOF的新策略已成為MOF研究領(lǐng)域的一個重要方向。第三，抗體或酶分子在MOFs特定位點上的有效和精確固定仍然是一個挑戰(zhàn)。因此，需要系統(tǒng)地研究其修飾基團(tuán)及其形狀和尺寸的控制方法，以提高活性區(qū)域、功能化效率和準(zhǔn)確性。最后，基于MOF材料的電化