《Talanta》：A Tri-Responsive Sensor Based on Co-Encapsulated Organic Probes and Multifunctional Bimetallic V/Ce-MOF Nanozyme in a Hydrogel for the Detection of L-Serine in Saliva
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L-Serine檢測三響應(yīng)傳感器研究，基于UiO-66-NH2(Ce/V)納米酶開發(fā)集成生物相容性水凝膠，實現(xiàn)色度、熒光和電化學(xué)檢測，線性范圍5-250 μM，檢測限低至0.076 μM，在唾液樣本中驗證回收率92.2%-107.5%，為神經(jīng)退行性疾病診斷提供新工具。
作者：Arezoo Esmaeili、Kheibar Dashtian、Rouholah Zare-Dorabei、Kagan Kerman、Mohammad Mahdavi
研究機構(gòu)：伊朗科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系光譜學(xué)與微納提取研究實驗室，德黑蘭16846-13114，伊朗
摘要
快速、準(zhǔn)確地檢測L-絲氨酸（一種潛在的生物標(biāo)志物，與阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)）對公共衛(wèi)生至關(guān)重要。本文制備了一種三響應(yīng)傳感器，可實現(xiàn)比色、熒光和電化學(xué)檢測。該便攜式傳感器將共封裝的有機探針與多功能雙金屬鈰/釩金屬有機框架（UiO-66-NH?(Ce/V)納米酶活性結(jié)合在一起，并嵌入到生物相容性的瓊脂糖水凝膠中，用于檢測唾液樣本中的L-絲氨酸。物理化學(xué)和電化學(xué)分析表明，具有過氧化物酶活性的UiO-66-NH?(Ce/V)納米酶在比色檢測中促進了四甲基聯(lián)苯胺（TMB）的氧化，在熒光檢測中促進了鄰苯二胺（OPD）的氧化，在電化學(xué)檢測中促進了TMB的氧化。這些探針的氧化在比色和熒光傳感器中產(chǎn)生了有色化合物，并在電化學(xué)傳感器中產(chǎn)生了明顯的陽極峰，其最大電流密度分別為3.99 Ms?1、5.85 Ms?1和0.002 Ms?1。結(jié)果表明，L-絲氨酸濃度的增加抑制了氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致顏色強度和傳感器峰值的降低。該傳感器的檢測范圍分別為：比色傳感器5至250 μM，熒光傳感器1至250 μM，電化學(xué)傳感器0.3至250 μM，檢測限分別為0.27 μM、0.26 μM和0.076 μM。這些傳感器被應(yīng)用于人類唾液樣本中L-絲氨酸的檢測，回收率在92.20%至107.50%之間，RSD小于5%，且重復(fù)性優(yōu)異。研究結(jié)果表明，這些傳感器在醫(yī)療機構(gòu)中監(jiān)測疾病生物標(biāo)志物方面具有巨大潛力，為疾病的早期診斷提供了有前景的方法。
部分內(nèi)容摘錄
引言
L-絲氨酸是一種非必需氨基酸，在正常大腦功能和神經(jīng)元存活中起著基礎(chǔ)性作用[1]。它參與蛋白質(zhì)合成、神經(jīng)傳遞以及維持神經(jīng)元完整性的膜脂質(zhì)形成等關(guān)鍵生物過程[2]。由于其與神經(jīng)代謝的密切關(guān)聯(lián)，即使L-絲氨酸穩(wěn)態(tài)的微小擾動也可能對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響[3]。
材料與方法
本研究使用的材料、設(shè)備和儲備溶液在補充信息（SI）的第S1、S2和S3節(jié)中有詳細(xì)描述。
結(jié)構(gòu)與形態(tài)表征
制備的樣品BDC-NH?、MIL-101(V)、UiO-66-NH?(Ce/V)和UiO-66-NH?(Ce/V)的表面官能團通過FT-IR光譜進行了分析（圖2a）。在BDC-NH?的FT-IR光譜中，3359 cm?1和3469 cm?1處的峰對應(yīng)于有機連接基團-NH?的對稱伸縮振動[41]；1660-1680 cm?1范圍內(nèi)的峰與C=C基團的對稱伸縮振動相關(guān)，而1630 cm?1處的峰則與...
結(jié)論
在本研究中，我們設(shè)計了一種基于納米酶的多功能固態(tài)傳感器，用于快速同時檢測L-絲氨酸這一生物標(biāo)志物，有助于阿爾茨海默病、帕金森病和ALS等神經(jīng)系統(tǒng)的診斷。為了提高傳感器的靈敏度和選擇性，開發(fā)了一種基于雙金屬有機框架的過氧化物酶類活性納米酶。過去十年中，多功能分析信號讀出模式得到了...
作者貢獻聲明
Kheibar Dashtian：撰寫、審稿與編輯、可視化、驗證、監(jiān)督、軟件開發(fā)、項目管理、方法學(xué)研究、概念構(gòu)思。
Rouholah Zare-Dorabei：撰寫、審稿與編輯、驗證、監(jiān)督、項目管理、研究工作、資金獲取、概念構(gòu)思。
Kagan Kerman：撰寫、審稿與編輯、資金獲取。
Mohammad Mahdavi：撰寫、審稿與編輯、資金獲取。
Arezo Esmaeili：撰寫初稿。
數(shù)據(jù)可用性
支持本文的數(shù)據(jù)已包含在補充信息中。
利益沖突聲明
作者聲明以下可能構(gòu)成潛在利益沖突的財務(wù)利益/個人關(guān)系：Rouholah Zare-Dorabei表示獲得了伊朗科學(xué)技術(shù)大學(xué)的財務(wù)支持。其他作者聲明沒有已知的可能影響本文研究的財務(wù)利益或個人關(guān)系。
致謝
作者感謝伊朗科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究委員會的財政支持。本研究還得到了加拿大研究主席獎（項目編號950-231106）對K. Kerman在“蛋白質(zhì)生物電化學(xué)”領(lǐng)域的研究支持，以及安大略省研究與創(chuàng)新部（項目編號35272）、加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會（NSERC）的Discovery基金（項目編號RGPIN2020-07164）和加拿大基金會的支持。
