MOF基纳米酶材料的SERS研究及其在抗菌领域的应用

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表面增强拉曼散射(SERS)是一种能够提供检测分子或纳米材料表面的固有结构信息的无损伤的痕量分析检测技术。鉴于SERS技术的高灵敏度,甚至是单分子级检测水平,SERS技术在诸多领域都引起了广泛的关注和极大的应用,尤其是生物领域中致病性细菌的检测和抗菌领域的应用。金属有机骨架(MOF)以及MOF基复合材料可作为十分优良的SERS基底,其SERS增强效应相比于传统SERS基底也是不遑多让,并且由于MOF具有永久孔隙、较大比表面积和活性金属位点,致使其稳定性和选择性具备更大的优势。而MOF基复合材料除了可以作为优良的SERS基底,由于其负载着大量的活性位点,更导致其具备极强的类过氧化物酶催化氧化性能,且对多重耐药性细菌能够表现出极大的抗性,这也导致MOF基纳米酶复合材料在生物纳米医学领域引起了十分广泛的研究。本论文便是将具备类酶催化性能,SERS活性和抗菌特性的MOF基纳米酶复合材料作为SERS基底应用于抗菌领域,其研究内容如下:1)依托二维卟啉MOF[Cu-Tcpp(Fe3+)]的SERS活性和类过氧化物酶催化活性而构建了纳米酶催化-SERS检测系统,进行了二维卟啉MOF纳米片表面催化反应的SERS实时监控,不仅实现了纳米酶材料的类酶催化活性在SERS领域中的应用,更为催化反应的原位实时监控提供了一种新的检测平台。2)以二维卟啉MOF纳米片为载体负载金纳米粒子,制备了二维MOF基纳米酶复合材料Au@Cu-Tcpp(Fe3+),其不仅留存了二维卟啉MOF极强的类酶催化性能,更是由于金纳米粒子的复合,纳米酶复合材料整体的SERS活性和类过氧化物酶催化性能也得到了显著的提升。并以二维MOF基纳米酶材料Au@Cu-Tcpp(Fe3+)的类酶催化性能和SERS活性作为架构,组建了纳米酶催化-SERS检测平台,其无论是类过氧化物酶催化性能还是SERS活性都得到了进一步的提高。并将此超高活性的原位监测平台,应用于抗菌领域,进一步构建了纳米酶催化抗菌-SERS检测平台。借助该材料的类酶催化氧化性能实现对致病性细菌金黄色葡萄球菌的灭杀同时,使用SERS技术对抗菌过程进行了监控,真正意义上的实现了单分子层面上的抗菌检测分析。最后本文设计了一种纳米酶表面增强拉曼抗菌检测试剂盒,其真正意义上将纳米酶催化抗菌的SERS监控检测机制落于实际应用,在生物医学领域有着十分广泛的应用潜力。
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