手性纳米复合材料用于硫化氢的高选择性双模传感和生物成像

  • 发布时间:2024-08-07 17:02:18 来源:
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导读 随着纳米技术的不断发展,越来越多的人工手性纳米材料被构建出来,圆二色性(CD)作为这些手性纳米材料最具代表性的光学特性之一,是一种强有...

随着纳米技术的不断发展,越来越多的人工手性纳米材料被构建出来,圆二色性(CD)作为这些手性纳米材料最具代表性的光学特性之一,是一种强有力的传感技术。与其他分析方法相比,CD信号灵敏度更高,但无法实现活体原位成像。

为弥补这一不足,科学家们成功制备出具有更加多样化生物功能性质的手性纳米复合材料,但一些通过静电吸附等方法组装的手性纳米复合材料在复杂的生理环境中容易解离和破坏,导致性能偏差。

此外,部分纳米复合材料难以区分与分析物性质相似的干扰物,导致检测选择性较差,因此开发结构稳定、性能优异的手性复合纳米材料以满足生物医学诊断与检测的需要仍然是一项具有挑战性的任务。

在《光:科学与应用》杂志上发表的一篇论文中,大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室陆格宇教授领导的科学家团队与同事们开发出了一种 UCNPs/Cu x OS@ZIF 纳米复合探针,用于体外 UCL/CD 双模传感 H2S和体内成像。

在该探针中,上转换纳米粒子 (UCNPs) 和手性 Cu x OS 纳米粒子被封装在沸石咪唑酯骨架-8 (ZIF-8) 中。

H 2 S还原Cu x OS引起Cu x OS吸收和CD信号的变化,从而引起探针的UCL和CD信号的变化,实现了对H 2 S的UCL/CD双模式传感。

同时UCNPs能够实现对荷瘤小鼠活体原位成像,UCNPs/Cu x OS@ZIF双模纳米探针的构建使手性传感成为生物检测中更具优势的工具,为多功能手性纳米材料在生物医药中的应用提供了新思路。

UCNPs/Cu x OS@ZIF作为设计的手性纳米复合材料,可以有效消除检测环境干扰的影响,实现对H2S的高选择性传感。科学家总结了探针对H2S的“选择”过程:

“这种&luo;选择&ruo;的实现,其实来自于ZIF-8,我们将其设计为整个纳米复合材料的封装壳,不仅可以稳定复合材料,更重要的是利用其独特的孔隙结构,使其能够发挥气体分子筛的作用。”

“简而言之,H2S分子很容易进入ZIF-8内部,而其他分子则被隔离在外部,从而在一定程度上解决了一些常见分子对探针传感的影响。”

他们补充道:“如果没有 ZIF-8 的封装,L-Cys、L-Lys 和 GSH 等还原性物质也会改变探针的 UCL 和 CD 信号,这种影响对于探针传感性能的评估极为不利。”

“这种纳米复合探针所采用的组装思路可以推广应用到其他种类复合材料的组装中,只要设计合理,就可以制备出更加多样化、多功能的手性复合材料,为手性在生物传感、生物成像、生物治疗等领域的应用创造更多的可能性。”科学家们预测。

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