金属有机骨架纳米传感器检测食品中的四环素类抗生素

发布时间：2021-12-11 23:16

　　动物性食品生产中四环素类抗生素（TCs）的过量使用或滥用会对与遗传信息解码和蛋白质合成有关的重要生物过程造成毁灭性影响,极大的增加了人体感染疾病的风险。传统检测TCs的方法大多过程繁琐,费时且需要昂贵的仪器和训练有素的专业人员。因此,开发廉价、简单、灵活和通用的策略/技术来检测TCs对动物性食品的安全控制至关重要。以荧光材料为信号平台的荧光分析法被认为是一种简单、快速、灵敏、易于操作、成本低廉的方法。金属有机骨架（MOFs）材料具有大的比表面积、可裁剪的结构、易于功能化的优异特性使其在抗生素检测中显示出巨大的潜力。然而,MOFs在抗生素残留检测方面仍存在特异性不强、检测灵敏性低和应用范围窄等不足。本研究针对动物性食品典型的TCs（四环素（TET）、多西环素（DOX）、土霉素（OTC）和金霉素（CTC））残留,针对性地设计了4种能够特异性识别TCs的功能化MOFs荧光传感器,实现了动物性食品中TCs残留的灵敏检测并探讨了TCs与MOFs之间的特异性作用机制,为构建和完善动物性食品安全监管提供了一定的技术和理论支撑。论文主要研究内容和取得的研究结果如下:（1）三维功能化Zr-MOF荧光传感... 

【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

四环素类抗生素的结构式Fig.1-1ThestructureofTCs.

西北农林科技大学博士学位论文12图1-2几种代表性多孔MOFs的结构（Henriqueetal.2019）Fig.1-2RepresentativeMOFs.1.4.2金属有机骨架材料的合成文献报道了MOFs制备常用的不同合成条件（表1-3）（Safaeietal.2019）。传统的方法是在液相中将有机配体、金属SBU和溶剂混合一定时间合成（Deyetal.2014）。反应产物经过过滤和蒸发干燥，得到纯化的MOFs（Daietal.2018）。最常用的合成MOFs的方法是水热/溶剂热合成法，这种方法是通过传统的电加热以控制温度下进行。溶解度高的有机溶剂，如二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、乙腈、丙酮、乙醇或甲醇，一般用于溶剂热反应。为了避免与初始试剂溶解度不同有关的问题，可以使用混合溶剂。溶剂热合成可以在不同的温度下进行。在较低的温度下，可以使用玻璃瓶，而在温度高于130°C时，合成通常在小体积的四氟乙烯内衬高压反应釜中进行（FarhaandHupp2010）。水热法可以将水代替有危害的有机溶剂用于合成MOFs，是一种更为环保的方法（Liuetal.2017b）。由于这种溶剂的廉价和环保特性，文献中包含大量用水合成MOFs的不同尝试。例如，羧基的MOFs是由有机盐（而不是它们的同源质子化有机配体）作为阴离子连接源合成的，因此它们在水溶液中的溶解度好和在形成MOFs过程中必然发生的脱质子化，从而受到了显著的青睐（Sánchezetal.2015）。然而，这些合成通常需要较长的反应时间以得到最佳结晶。为了加快结晶和获得更均匀的晶体大小，一些其他合成方法如微波、电化学、化学、机械化学和喷雾干燥合成被用于合成MOFs。这些方法的目的都是为了缩短合成时间，提高合成质量。在液相反应中，溶剂的选择是至关重要的，它取决于不同的特性，如氧化还原电位、反应活性、溶解度或稳定性等。溶剂的性质也决定了反应的热力学能和活?

西北农林科技大学博士学位论文16图1-3（a）多孔MOF中不同起源的光致发光的示意图，其中金属中心（淡蓝色）由有机连接体（淡黄色）与合并客体（橙色）连接；（b）八面体配合物发光所涉及的电子态示意图（Suhetal.2008）。Fig.1-3(a)SchematicrepresentationofthevariedoriginsofphotoluminescenceinaporousMOFwhereinmetalcenters(paleblue)arelinkedbyorganiclinkers(canaryyellow)withanincorporatedguest(orange).(b)Schematicillustrationoftheelectronicstatesinvolvedintheluminescenceofanoctahedralcoordinationcomplex.不同的制备策略，以及对目标分析物的发光响应，使发光MOFs在食品质量和安全监测领域有更广泛的应用。由于MOF材料提供了一系列显著的优势，基于MOF的传感器已经得到了广泛的研究（Zhangetal.2018）。到目前为止，已经开发了多个系列的基于MOF的发光传感器，其传感目标包括阳离子（HaoandYan2015）、阴离子（Dingetal.2016;Yietal.2015）、有机小分子（Rodríguez-Jiménezetal.2016）、气体（Zhangetal.2014）、硝基炸药（Xieetal.2015）和生物标志物（Wuetal.2018;Zhangetal.2015b）。自从首次涉足MOFs领域以来，许多发光配体已被开发并应用于制备用于检测食品中有害物质的发光MOFs（Cuietal.2012）。1.4.4金属有机骨架材料在抗生素检测中的应用食品分析在食品质量监控和确保食品安全方面起着至关重要的作用（Wangetal.2013）。近年来，用于食品质量和安全检测的新型分析技术激增。与此同时，在功能纳米材料领域也出现了与新技术同步的飞跃。为了提高选择性、灵敏度和稳定性，人们探索了纳米材料的变化。MOFs由于其高孔隙度、结构多样性和可裁剪性，在抗生素传感领域引起了广泛的关注。下面将从三个方面来介绍MOFs在


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