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金属有机框架功能化的纳米通道对锶离子进行高灵敏度检测
王旭刚, 何正旭, 丁德芳, 罗雪芹, 戴力, 张炜奇, 马群, 黄羽, 夏帆
电化学(中英文)    2024, 30 (10): 2414003-.   DOI:10.61558/2993-074X.3482
摘要   (6 HTML5 PDF(pc) (2461KB)(357)  

锶-90是一种高放射性同位素,在食物链和骨骼结构中积累,对人类健康构成重大风险。在复杂的环境水样中,迫切需要一种高灵敏的锶-90检测策略。在这里,金属有机框架(metal organic frameworks)和特异性适配体修饰的固态纳米通道被设计用于高灵敏度的Sr2+检测。MOF导致的纳米通道有效孔径减小与适配体对Sr2+的特异性结合之间的协同作用放大了离子电流信号的差异,显著提高了检测灵敏度。MOF修饰的纳米通道对Sr2+表现出高灵敏度的检测,检测限(LOD)低至0.03 nmol·L-1,没有修饰MOF纳米片的AAO的LOD仅为1000 nmol·L-1。结果表明,MOF修饰的纳米通道对Sr2+的检测限LOD比未修饰MOF的纳米通道高约33,000倍,仿真模拟计算结果与这一实验趋势完全吻合。此外,加标回收实验实现了对各种水样中Sr2+的高度可靠性检测,回收率在94.00%至118.70%之间,变异系数低至2.89%至9.35%之间。APT/MOF/AAO传感系统在真实水样中表现出高回收率和低变异性,凸显了其在此类环境中的强大检测能力。这项研究为快速发展的先进纳米通道传感器领域及其在分析复杂样品方面包括环境污染物检测、食品分析、医疗诊断等的各种应用提供了宝贵的见解。



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Fig. 6. Simulation results of ionic currents in APT/AAO and APT/MOF/AAO. (a) COMSOL modeling diagram of the potential distribution within nanochannels during testing. (b, c) I-V curves before and after binding to the target for APT/AAO and APT/MOF/AAO, respectively. The current increases after APT/AAO and APT/MOF/AAO bind to the targets. (d) Amplification of ion current ratio graphs after the target recognition by APT/AAO and APT/MOF/AAO. The increase in ion current after recognition of the target by APT/MOF/AAO is much larger than that by APT/AAO.
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