基于沸石咪唑酯骨架材料的活體在線電化學檢測

由于環(huán)境、社會以及經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境監(jiān)測、社會安全保障、質量控制、醫(yī)療診斷等領域均提出了更高的要求，因而， 發(fā)展新的分析方法勢在必行。酶型生物電化學傳感器由于利用了酶對于底物的高度專一性識別的性能，因而具有很高的選擇性，在復雜樣品的分析（尤其是活體分析）中備受青睞。已發(fā)展的酶型生物電化學傳感器涉及多個傳感元件（如電子轉移酶介體/電化學催化劑、酶、輔酶、電子導體等），因此，如何選擇一個合適的載體，從而使這些傳感元件在電極表面實現(xiàn)簡單而穩(wěn)定的固定，是構筑高效的生物電化學傳感器的關鍵所在。

作為金屬有機骨架材料（Metalorganic frameworks， MOFs）的一大類分支，沸石咪唑酯骨架材料（Zeolitic imidazolate frameworks， ZIFs）是由金屬離子與有機咪唑類橋聯(lián)配體通過配位自組裝而形成的一類多孔晶體材料。由于ZIFs材料兼具沸石與MOFs的優(yōu)點，例如具有多孔性、高比表面積， 以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性等，已被廣泛應用于諸如氣體儲存與分離、催化、樣品收集、色譜分離等領域。ZIFs材料獨特的性質，決定了其可以作為理想的載體， 固定包括酶和電催化劑在內(nèi)的生物傳感元件以構筑生物電化學傳感器，這是因為：（1）ZIFs具有尺寸可調的孔徑以及大的比表面積，這就使得ZIFs可以通過物理吸附作用來固定生物傳感元件；（2）通過合理設計ZIFs材料的官能團，使之與生物傳感元件存在一定的化學相互作用，可以進一步增強生物傳感元件在ZIFs材料上的固定；（3）ZIFs材料高的化學穩(wěn)定性，使得其在諸多環(huán)境下均能保持骨架結構不變，從而有利于提高所構筑的傳感器的穩(wěn)定性。盡管如此，將ZIFs材料作為載體，用于電化學生物傳感器的構筑的研究尚未見報道。

中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室的毛蘭群課題組近些年來針對活體分析的需要，致力于新型表界面結構的設計與構筑，旨在通過對于表界面結構的理性設計與調控，提出并建立活體分析的新原理和新方法。近期，他們利用ZIFs材料的孔道和比表面積的柔軟設計性和高的化學穩(wěn)定性，以脫氫酶葡萄糖傳感器為例，率先開展了將ZIFs材料作為載體來同時固定亞甲基綠（MG）及葡萄糖脫氫酶（GDH）的研究，成功建立了基于ZIFs的活體在線電化學分析新方法。通過選取5種具有不同孔徑、比表面積及官能團的ZIFs材料，在系統(tǒng)考察了材料對MG和GDH的吸附性能的基礎上，發(fā)現(xiàn)ZIF70[（Zn（Im） 1.13（nIm） 0.87， HIm= imidazole， HnIm=2nitroimidazole]對于MG和GDH同時具有優(yōu)良的吸附性能。

由于環(huán)境、社會以及經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境監(jiān)測、社會安全保障、質量控制、醫(yī)療診斷等領域均提出了更高的要求，因而， 發(fā)展新的分析方法勢在必行。酶型生物電化學傳感器由于利用了酶對于底物的高度專一性識別的性能，因而具有很高的選擇性，在復雜樣品的分析（尤其是活體分析）中備受青睞。已發(fā)展的酶型生物電化學傳感器涉及多個傳感元件（如電子轉移酶介體/電化學催化劑、酶、輔酶、電子導體等），因此，如何選擇一個合適的載體，從而使這些傳感元件在電極表面實現(xiàn)簡單而穩(wěn)定的固定，是構筑高效的生物電化學傳感器的關鍵所在。

作為金屬有機骨架材料（Metalorganic frameworks， MOFs）的一大類分支，沸石咪唑酯骨架材料（Zeolitic imidazolate frameworks， ZIFs）是由金屬離子與有機咪唑類橋聯(lián)配體通過配位自組裝而形成的一類多孔晶體材料。由于ZIFs材料兼具沸石與MOFs的優(yōu)點，例如具有多孔性、高比表面積， 以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性等，已被廣泛應用于諸如氣體儲存與分離、催化、樣品收集、色譜分離等領域。ZIFs材料獨特的性質，決定了其可以作為理想的載體， 固定包括酶和電催化劑在內(nèi)的生物傳感元件以構筑生物電化學傳感器，這是因為：（1）ZIFs具有尺寸可調的孔徑以及大的比表面積，這就使得ZIFs可以通過物理吸附作用來固定生物傳感元件；（2）通過合理設計ZIFs材料的官能團，使之與生物傳感元件存在一定的化學相互作用，可以進一步增強生物傳感元件在ZIFs材料上的固定；（3）ZIFs材料高的化學穩(wěn)定性，使得其在諸多環(huán)境下均能保持骨架結構不變，從而有利于提高所構筑的傳感器的穩(wěn)定性。盡管如此，將ZIFs材料作為載體，用于電化學生物傳感器的構筑的研究尚未見報道。

中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室的毛蘭群課題組近些年來針對活體分析的需要，致力于新型表界面結構的設計與構筑，旨在通過對于表界面結構的理性設計與調控，提出并建立活體分析的新原理和新方法。近期，他們利用ZIFs材料的孔道和比表面積的柔軟設計性和高的化學穩(wěn)定性，以脫氫酶葡萄糖傳感器為例，率先開展了將ZIFs材料作為載體來同時固定亞甲基綠（MG）及葡萄糖脫氫酶（GDH）的研究，成功建立了基于ZIFs的活體在線電化學分析新方法。通過選取5種具有不同孔徑、比表面積及官能團的ZIFs材料，在系統(tǒng)考察了材料對MG和GDH的吸附性能的基礎上，發(fā)現(xiàn)ZIF70[（Zn（Im） 1.13（nIm） 0.87， HIm= imidazole， HnIm=2nitroimidazole]對于MG和GDH同時具有優(yōu)良的吸附性能。

由于環(huán)境、社會以及經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境監(jiān)測、社會安全保障、質量控制、醫(yī)療診斷等領域均提出了更高的要求，因而， 發(fā)展新的分析方法勢在必行。酶型生物電化學傳感器由于利用了酶對于底物的高度專一性識別的性能，因而具有很高的選擇性，在復雜樣品的分析（尤其是活體分析）中備受青睞。已發(fā)展的酶型生物電化學傳感器涉及多個傳感元件（如電子轉移酶介體/電化學催化劑、酶、輔酶、電子導體等），因此，如何選擇一個合適的載體，從而使這些傳感元件在電極表面實現(xiàn)簡單而穩(wěn)定的固定，是構筑高效的生物電化學傳感器的關鍵所在。

作為金屬有機骨架材料（Metalorganic frameworks， MOFs）的一大類分支，沸石咪唑酯骨架材料（Zeolitic imidazolate frameworks， ZIFs）是由金屬離子與有機咪唑類橋聯(lián)配體通過配位自組裝而形成的一類多孔晶體材料。由于ZIFs材料兼具沸石與MOFs的優(yōu)點，例如具有多孔性、高比表面積， 以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性等，已被廣泛應用于諸如氣體儲存與分離、催化、樣品收集、色譜分離等領域。ZIFs材料獨特的性質，決定了其可以作為理想的載體， 固定包括酶和電催化劑在內(nèi)的生物傳感元件以構筑生物電化學傳感器，這是因為：（1）ZIFs具有尺寸可調的孔徑以及大的比表面積，這就使得ZIFs可以通過物理吸附作用來固定生物傳感元件；（2）通過合理設計ZIFs材料的官能團，使之與生物傳感元件存在一定的化學相互作用，可以進一步增強生物傳感元件在ZIFs材料上的固定；（3）ZIFs材料高的化學穩(wěn)定性，使得其在諸多環(huán)境下均能保持骨架結構不變，從而有利于提高所構筑的傳感器的穩(wěn)定性。盡管如此，將ZIFs材料作為載體，用于電化學生物傳感器的構筑的研究尚未見報道。

中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室的毛蘭群課題組近些年來針對活體分析的需要，致力于新型表界面結構的設計與構筑，旨在通過對于表界面結構的理性設計與調控，提出并建立活體分析的新原理和新方法。近期，他們利用ZIFs材料的孔道和比表面積的柔軟設計性和高的化學穩(wěn)定性，以脫氫酶葡萄糖傳感器為例，率先開展了將ZIFs材料作為載體來同時固定亞甲基綠（MG）及葡萄糖脫氫酶（GDH）的研究，成功建立了基于ZIFs的活體在線電化學分析新方法。通過選取5種具有不同孔徑、比表面積及官能團的ZIFs材料，在系統(tǒng)考察了材料對MG和GDH的吸附性能的基礎上，發(fā)現(xiàn)ZIF70[（Zn（Im） 1.13（nIm） 0.87， HIm= imidazole， HnIm=2nitroimidazole]對于MG和GDH同時具有優(yōu)良的吸附性能。