本發(fā)明屬于分析化學(xué)和臨床診斷領(lǐng)域，涉及超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體的制備，具體是指缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電化學(xué)發(fā)光（electrochemiluminescence），簡稱為ecl，是一種由電極界面觸發(fā)的高能電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)光體激發(fā)態(tài)，躍遷回基態(tài)的過程，產(chǎn)生的輻射發(fā)光現(xiàn)象。因而，ecl分析技術(shù)是電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光技術(shù)的結(jié)合，具有響應(yīng)快速，背景信號低，靈敏度高，易于集成化等優(yōu)點，是目前體外診斷領(lǐng)域的領(lǐng)先商業(yè)技術(shù)之一。開發(fā)和篩選高性能ecl發(fā)光體是ecl技術(shù)發(fā)展的基石。最近，陰極ecl發(fā)光體已經(jīng)從經(jīng)典的三（2,?2'-聯(lián)吡啶）釕發(fā)展到新興的納米材料，如聚合物氮化碳、金屬納米簇、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。但上述ecl發(fā)光體通常產(chǎn)生可見光發(fā)射，并且需要極負的電勢（相對于ag/agcl，超過-1.0?v甚至-2.0v）來觸發(fā)高效的ecl，以滿足實際應(yīng)用的靈敏度要求。極負的電位導(dǎo)致水的分解和單線態(tài)氧的產(chǎn)生，導(dǎo)致嚴重的電化學(xué)干擾、對生物分子的潛在損傷和串?dāng)_，和較高的背景信號，從而給精確診斷帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，開發(fā)超低電位觸發(fā)的近紅外電化學(xué)發(fā)光（ulp-nir?ecl）陰極發(fā)光體具有重要意義和迫切需求。

2、共反應(yīng)試劑活化的緩慢反應(yīng)動力學(xué)是阻礙ulp-nir?ecl陰極發(fā)光體開發(fā)的主要挑戰(zhàn)。最近，基于過渡金屬離子納米材料的共反應(yīng)促進劑，如鈷鐵層狀雙氫氧化物、鐵單原子催化劑、a-fe2o3-pt、cu2mos4，相繼被開發(fā)，促進共反應(yīng)試劑的活化過程產(chǎn)生更多的活性自由基。然而，長距離的分子間電子轉(zhuǎn)移路徑，導(dǎo)致低的靈敏度和較差的穩(wěn)定性，制約它們在日益增長的靈敏檢測需求中的應(yīng)用。網(wǎng)狀發(fā)光金屬有機框架（lmofs）由金屬原子和有機配體的有序排列組成，能夠?qū)崿F(xiàn)將ecl發(fā)射體和共反應(yīng)促進劑集成在一個統(tǒng)一的框架中，為高效的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移開辟了一條有前景的途徑。shan課題組通過集成co-n作為共反應(yīng)促進劑和卟啉作為ecl發(fā)射體，開發(fā)了自增強的co-2-mi-zntcpp，實現(xiàn)了位于可見光區(qū)域（最大=606?nm）的高效ecl。然而，ulp-nir?lmofs?ecl仍處于起步階段，因為對活性金屬位點的暴露不足導(dǎo)致lmofs的電催化動力學(xué)緩慢，限制了其高靈敏傳感應(yīng)用。最新研究表明，缺陷工程可以提供一種有效的工具來定制lmofs的開放金屬位點，增強共反應(yīng)試劑的共價鍵活化過程。因此，引入缺陷可能為ulp-nir?ecl發(fā)光體的開發(fā)開辟新的契機，有助于推進其在痕量和低干擾生物傳感中的應(yīng)用，是解決上述問題和發(fā)展新型免疫診斷的有效手段。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體及其制備方法和應(yīng)用，解決了金屬活性位點暴露不足導(dǎo)致的lmofs的電催化動力學(xué)緩慢的問題。并且制備的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體可應(yīng)用于低干擾且無標記的電化學(xué)發(fā)光生物傳感器，進而實現(xiàn)對羧酸酯酶活性的高靈敏檢測。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、?一種缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體的制備方法，步驟如下：將3,4,?9,?10-苝四羧酸、過渡金屬鹽溶液及酸調(diào)節(jié)劑水溶液混合后，經(jīng)水熱反應(yīng)制得。

4、其中，以3,?4,?9,?10-苝四羧酸（ptca）為lmofs配體，過渡金屬鹽溶液中的過渡金屬離子作為中心金屬離子，通過酸作為調(diào)節(jié)劑（酸調(diào)節(jié)劑）以誘導(dǎo)缺陷的形成，經(jīng)過水熱反應(yīng)制備缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體，又稱富含缺陷的苝基金屬有機框架材料。

5、其合成具體步驟為：分別將過渡金屬鹽溶液、ptca和酸調(diào)節(jié)劑水溶液加入反應(yīng)釜中，然后加入去離子水。將所得混合物在超聲下充分混合5分鐘，然后在烘箱中加熱反應(yīng)。將獲得的樣品離心純化，在真空下干燥，得到的固體即富含缺陷的苝基金屬有機框架材料。

6、上述過渡金屬鹽溶液中過渡金屬離子為fe(ⅱ)、cu(ⅱ)、co(ⅱ)、fe(ⅲ)或zn(ⅱ)；酸調(diào)節(jié)劑為磷酸、醋酸、甲酸、鹽酸、三氟乙酸或苯甲酸。

7、上述3,?4,?9,?10-苝四羧酸、過渡金屬離子以及酸調(diào)節(jié)劑的摩爾比為1:（0.2-1）:（1-1.5）。

8、上述水熱反應(yīng)的溫度為80-140℃，時間為1-6h。

9、上述的制備方法制備的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體。

10、上述的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體在羧酸酯酶活性檢測中的應(yīng)用。

11、本發(fā)明還提供了一種ulp-nir的de-fe(ⅲ)-ptca?mofs/s2o82-的二元ecl發(fā)光體系，實現(xiàn)對羧酸酯酶活性的高靈敏和低干擾檢測，為羧酸酯酶相關(guān)疾病的臨床診斷提供一種前景性新途徑。

12、一種生物傳感器，其工作電極包括上述的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體。

13、進一步地，上述的生物傳感器在羧酸酯酶活性檢測中的應(yīng)用。

14、進一步，上述應(yīng)用包括如下步驟：將羧酸酯酶樣品加入到含催化底物和共反應(yīng)試劑的溶液中，進行孵育，利用所述的生物傳感器檢測電化學(xué)發(fā)光強度。

15、進一步地，上述催化底物為乙酸-1-萘酯；共反應(yīng)試劑為含有過硫酸根的鹽。

16、本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

17、（1）本發(fā)明使用電子缺陷型3,?4,?9,?10-苝四羧酸作為配體，結(jié)合酸調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)的缺陷策略，開發(fā)了一種高效的超低電位觸發(fā)的近紅外電化學(xué)發(fā)光發(fā)光體。這不僅使電化學(xué)發(fā)光發(fā)射體和共反應(yīng)促進劑在一個統(tǒng)一的多孔框架中觸發(fā)高效的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移，減少聚集引起的猝滅效應(yīng)，而且賦予了豐富的開放金屬位點，有效催化的共反應(yīng)試劑，產(chǎn)生豐富的活性自由基，顯著減少了水溶液體系中電化學(xué)副反應(yīng)的干擾，促進低干擾和高靈敏度成像和傳感中的應(yīng)用。

18、（2）選擇羧酸酯酶作為模型分析物，以de-fe(ⅲ)-ptca?mofs為電化學(xué)發(fā)光體，乙酸-1-萘酯為選擇性催化底物，構(gòu)建了一種低干擾且無標記的電化學(xué)發(fā)光生物傳感器，用于羧酸酯酶活性的高靈敏檢測。該生物傳感器中羧酸酯酶活性的對數(shù)與電化學(xué)發(fā)光強度相比空白強度減少值之間具有強相關(guān)性（ r2=0.996），線性回歸方程為：δ iecl=2051.20?lg（c/u·l-1）+13045.89；且傳感器的羧酸酯酶活性檢測限為6.6×10-7u/l。上述高靈敏檢測羧酸酯酶活性的傳感器為包括肝細胞癌在內(nèi)等疾病的低干擾和精確早期診斷提供了有前景的途徑。

技術(shù)特征：

1.一種缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體的制備方法，其特征在于，步驟如下：將3,?4,?9,?10-苝四羧酸、過渡金屬鹽溶液及酸調(diào)節(jié)劑水溶液混合后，經(jīng)水熱反應(yīng)制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽溶液中過渡金屬離子為fe(ⅱ)、cu(ⅱ)、co(ⅱ)、fe(ⅲ)或zn(ⅱ)；酸調(diào)節(jié)劑為磷酸、醋酸、甲酸、鹽酸、三氟乙酸或苯甲酸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述3,?4,?9,?10-苝四羧酸、過渡金屬離子以及酸調(diào)節(jié)劑的摩爾比為1:（0.2-1）:（1-1.5）。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為80-140℃，時間為1-6h。

5.利用權(quán)利要求1-4任一項所述的制備方法制備的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體。

6.權(quán)利要求5所述的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體在羧酸酯酶活性檢測中的應(yīng)用。

7.一種生物傳感器，其特征在于，所述生物傳感器的工作電極包括權(quán)利要求5所述的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體。

8.權(quán)利要求7所述的生物傳感器在羧酸酯酶活性檢測中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟：將羧酸酯酶樣品加入到含催化底物和共反應(yīng)試劑的溶液中，進行孵育，利用所述的生物傳感器檢測電化學(xué)發(fā)光強度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述催化底物為乙酸-1-萘酯；共反應(yīng)試劑為含有過硫酸根的鹽。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于分析化學(xué)和臨床診斷領(lǐng)域，公開了缺陷工程介導(dǎo)的超低電位近紅外電化學(xué)發(fā)光體及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明以PTCA為發(fā)光金屬有機框架的配體，過渡金屬離子作為中心金屬離子，通過酸調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)缺陷的策略來構(gòu)建開放的金屬催化位點，形成富含缺陷和缺電子的苝基有機金屬框架材料。苝基有機金屬框架材料/S<subgt;2</subgt;O<subgt;8</subgt;<supgt;2?</supgt;發(fā)光體系不僅允許發(fā)射體和共反應(yīng)促進劑在一個整體多孔框架結(jié)構(gòu)中，觸發(fā)有效的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移和減少聚集猝滅現(xiàn)象，提高輻射躍遷效率；此外，缺陷賦予了豐富的開放金屬催化位點，在超低電位下有效催化共反應(yīng)試劑，產(chǎn)生大量活性自由基，顯著減少水相體系中電化學(xué)副反應(yīng)的干擾，促進低干擾和高靈敏度傳感和成像的應(yīng)用。該發(fā)光體系可用于羧酸酯酶的免標記、高靈敏和低干擾檢測，為肝細胞癌相關(guān)疾病的臨床診斷提供一種便捷途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：聶亞敏,柳宏巖,彭端,趙盈月,郭文政,周艷梅
受保護的技術(shù)使用者：河南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9