CN114199845A - 一种血清素荧光传感器及其智能检测方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血清素荧光传感器及其智能检测方法与应用。该传感器由Ui O‑66‑PDC和Eu(NO3)3·6H2O按照0.3:1.03的质量比反应制得。本发明制得的荧光传感器EuUPDC具有很好的水稳定性，同时展现了对类癌标志物5‑HT和5‑HIAA的高灵敏度和选择性，5‑HT的检测限低至0.013μM，5‑HIAA的检测限低至0.15μM，对血清和尿液中的共存物质表现出很强的抗干扰能力。该传感器具有可重复使用性。该传感器成功应用于定量检测人血清中的5‑HT和尿液中的5‑HIAA。此外，通过将EuUPDC与RGB模式进行结合，成功地与智能手机RGB颜色值集成，以高灵敏度定量测定5‑HT和5‑HIAA，并据此制备了一种便携式EuUPDC嵌入式荧光试纸条，为使用智能手机RGB对生物标志物进行现场可视化检测提供了一种简单、有效和便携的方法。
Description
技术领域
本发明属于荧光生物传感器检测领域，具体涉及一种血清素荧光传感器及其智能检测方法与应用。
背景技术
生物标志物是指特定生物进程，药理反应，或致病过程的分子指标。生物标志物的评估有助于了解人类健康和疾病的进展，这对于通过早期识别和诊断来识别疾病具有重要意义。神经递质被认为是阿尔茨海默氏症和类癌等神经系统疾病的生物标志物。阿尔茨海默氏症被称为慢性进行性神经退行性疾病，会破坏认知功能，最终影响基本的身体功能，并最终是致命的。超过60％的痴呆症病例是由阿尔茨海默氏症引起的。根据阿尔茨海默氏症协会的数据，目前全世界有超过5000万人患有痴呆症。最近的研究表明，单胺神经递质可以改善痴呆症的病因诊断。另一方面，由肠嗜铬细胞引起的类癌是神经内分泌肿瘤，生长缓慢，临床上不明显，直到类癌综合征发作。最近，发现报告的类癌数量特别是恶性类癌数量稳步增加。早期诊断最有利于帮助治疗阿尔茨海默氏症和类癌瘤患者。
血清素(5-羟色胺，5-HT)是中枢神经系统中一种重要的单胺类神经递质。研究发现阿尔茨海默病可以通过5-HT水平的严重下降来临床诊断，同时，5-HT被认为是监测类癌的最可区分的生物标志物。此外，5-HT的主要代谢物5-羟基吲哚-3-乙酸(5-HIAA)是另一个重要的类癌生物标志物。当患者释放5-HT时，5-HIAA会在尿液中的含量异常高。因此，血清中5-HT和尿液中5-HIAA的定量检测对于医学诊断具有重要的临床意义。
目前，液相色谱-质谱法(LC-MS)，酶免疫分析，和毛细管电泳已应用于检测5-HT和5-HIAA。然而，这些传统技术需要复杂的预处理、昂贵的设备或复杂的操作。近年来，很多报告还探索了电化学方法来检测5-HT和5-HIAA。然而，由于其他共存的神经递质的氧化电位与5-HT接近，因此用电化学方法检测5-HT时选择性并不好。此外，由于氧化产物会覆盖电极表面，因此它们也缺乏可重复使用性和可回收性。目前，荧光传感器在生物传感中越来越流行，因为这些简单且经济的传感器表现出高灵敏度、高选择性和快速响应能力。
镧系金属有机骨架(Ln-MOFs)是一种典型的MOF材料，它结合了Ln3+离子的优异发光特性和MOF的固有优势，使其成为传感应用的绝佳材料。尽管如此，由于镧系离子的高配位数和灵活的配位几何结构，合理设计和合成Ln-MOFs结构仍然是一个挑战。后修饰合成(PSM)是一种灵活有效的技术。利用后修饰合成法可以根据所需材料的性质合理设计定向合成Ln-MOF。此外，由于大多数生物过程发生在水环境中，具有水稳定性的发光Ln-MOF材料在生物标志物荧光传感中具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，进而提供了一种荧光传感器，由UiO-66-PDC和Eu(NO3)3·6H2O按照0.3:1.03的质量比反应制得。
其中，制备过程具体为：将UiO-66-PDC和Eu(NO3)3·6H2O在80℃的条件下反应24h，冷却后用水和甲醇交替洗涤3次，最后在80℃的条件下干燥10h。
其中，UiO-66-PDC的制备过程如下：将ZrCl4、对苯二甲酸和2,3-吡啶二甲酸溶解于DMF中，室温下搅拌20min，并加入质量分数为36％的盐酸溶液，ZrCl4、对苯二甲酸、2,3-吡啶二甲酸、DMF和盐酸溶液的比例为4.9mmol：3.96mmol：0.99mmol：30mL：1mL，然后在180℃的条件下加热24h，冷却后离心，将固体用DMF和甲醇依次进行洗涤，最后在80℃的条件下干燥10h。
本发明通过上述方法得到了在水中具有稳定发光的Eu3+掺杂的UiO-66MOF(EuUPDC)，该荧光传感器(EuUPDC)对5-HT和5-HIAA都表现出高灵敏度和选择性。已成功应用于定量检测人血清和尿液样本中的5-HT和5-HIAA。
本发明还通过将上述的荧光传感器与检测物5-HT或5-HIAA反应后的悬浮液滴加至滤纸上得到，干燥，在紫外线灯的条件下利用摄像头拍照，确定照片图像的RGB值与5-HT和/或5-HIAA浓度的线性关系。滤纸为圆形，直径为6mm。将其与便携式智能手机辅助的RGB颜色值相结合，实现了5-HT和/或5-HIAA的智能检测，包括以下步骤：将待测样品液滴加至权利要求1至3任一项所述的荧光传感器水溶液中，在紫外线灯的条件下利用摄像头对混合溶液拍照，然后与测试条的RGB值进行对比，实现5-HT和/或5-HIAA的检测。
本发明的有益效果为：本发明成功制备了一种具备水稳定性的荧光传感器EuUPDC，其展现了对类癌标志物5-HT和5-HIAA的高灵敏度和高选择性，5-HT的检测限低至0.013μM，5-HIAA的检测限低至0.15μM，对血清和尿液中的共存物质表现出很强的抗干扰能力。该传感器具有可重复使用性。该传感器成功应用于定量检测人血清中的5-HT和尿液中的5-HIAA。
此外，通过将EuUPDC与RGB模式进行结合，成功地与智能手机RGB颜色值集成，以高灵敏度定量测定5-HT和5-HIAA，并据此制备了一种便携式EuUPDC嵌入式荧光试纸条，为使用智能手机RGB对生物标志物进行现场可视化检测提供了一种简单、有效和便携的方法。
附图说明
图1所示为材料的PXRD图、FT-IR图、XPS图和N2吸附-解吸等温线；其中，(a)为UiO-66(模拟)、UiO-66-PDC和EuUPDC的PXRD图；(b)为UiO-66-PDC和EuUPDC的FT-IR光谱图；(c)为UiO-66-PDC和EuUPDC的XPS光谱图；(d)为UiO-66-PDC和EuUPDC的N2吸附-解吸等温线；
图2所示为UiO-66(模拟)、EuUPDC浸泡在水中7天的PXRD图；
图3所示为UiO-66-PDC(左)和EuUPDC(右)的SEM图；
图4所示为UiO-66-PDC和EuUPDC的热重分析图；
图5所示为UiO-66-PDC的固态荧光激发(左)和发射光谱(右)图；
图6所示为EuUPDC在固态下激发、发射光谱(a)，在H2O中7天的发光光谱(b)，以及EuUPDC的国际照明委员会(CIE)色度坐标(c)；
图7所示为EuUPDC在H2O中的激发(左)和发射光谱(右)；其中，插图是在254nm紫外灯照射下的发射照片；
图8所示为EuUPDC在水中7天在λex＝300nm下的荧光强度；
图9所示为λex＝300nm条件下pH值对EuUPDC发射强度的影响；
图10所示为EuUPDC对5-HT的传感能力结果；其中，(a)为EuUPDC和5-HT@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在不同浓度5-HT存在下的发射光谱；(c)为I0/I与5-HT浓度的线性关系；(d)为用于检测5-HT的EuUPDC样品的生成周期；
图11所示为EuUPDC对5-HIAA的传感能力结果；其中，(a)为EuUPDC和5-HIAA@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在不同浓度5-HIAA存在下的发射光谱；(c)为I0/I与5-HIAA浓度的线性关系；(d)为用于检测5-HIAA的EuUPDC样品的生成周期；
图12所示为EuUPDC对水溶液中5-HT的时间分辨荧光响应图；
图13所示为EuUPDC对水溶液中5-HIAA的时间分辨荧光响应图；
图14所示为回收后的EuUPDC的PXRD图；其中，1表示检测5-HT经水洗后的EuUPDC的PXRD图；2表示检测5-HIAA并用水洗涤的EuUPDC的PXRD图；
图15所示为EuUPDC区分检测5-HT的结果图；其中，(a)为EuUPDC、EPI@EuUPDC、NE@EuUPDC、DA@EuUPDC和5-HT@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在EPI、NE、DA和5-HT存在下的发射光谱；(c)为EuUPDC对各种神经递质在613nm处的荧光强度响应(I/I0)；(d)为在存在各种神经递质(613nm)的情况下，EuUPDC对5-HT的荧光强度响应(I/I0)；
图16所示为EuUPDC在613nm处对血清中检测5-HT的荧光强度响应；其中，(a)为EuUPDC对各种干扰的荧光强度响应(I/I0)；(b)为在存在各种干扰物的情况下，5-HT对EuUPDC荧光强度响应(I/I0)；
图17所示为EuUPDC在613nm处对尿液中检测5-HIAA的荧光强度响应；其中，(a)为EuUPDC对各种干扰的荧光强度响应(I/I0)；(b)为在存在各种干扰物的情况下，5-HIAA对EuUPDC荧光强度响应(I/I0)；
图18所示为EuUPDC、5-HT@EuUPDC和5-HIAA@EuUPDC的PXRD图(a)和XPS光谱图(b)；
图19所示为在613nm处EuUPDC监测的衰减曲线和荧光寿命；
图20所示为在613nm处5-HT@EuUPDC监测的衰减曲线和荧光寿命；
图21所示为在613nm处5-HIAA@EuUPDC监测的衰减曲线和荧光寿命；
图22所示为PDC、PTA、5-HT和5-HIAA的紫外光谱图；
图23所示为EuUPDC结合RGB对5-HT和5-HIAA的检测结果；其中，(a)为RGB模式示意图；(b)为5-HT浓度与R/B之间的线性关系；(c)为5-HIAA浓度与R/B之间的线性关系。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
实施例中的材料：ZrCl4(纯度>98％)、Eu(NO3)3·6H2O(纯度99.9％)、5-HT和5-HIAA购自九鼎化学试剂(中国)。多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、L-肾上腺素(EPI)、组氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、色氨酸、尿素、葡萄糖、NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、肌酸和NH4Cl购自阿拉丁。人血清和尿液均来自健康人。
设备：在D8 Advance衍射仪上用Cu Kα辐射记录MOF的粉末X射线衍射图(PXRD)。FT-IR光谱是在Perkin Elmer Spectrum II上使用KBr颗粒在4000-400cm-1范围内收集的。TGA在Perkin Elmer TGA 4000上以10℃/min的加热速率测量。XPS光谱是在Thermo FisherScientific ESCALAB 250Xi光谱仪上获得的，具有单色Al Kα源(hν＝1486.6eV)。ICP-MS使用Agilent 7700ce质谱仪(Agilent Technologies，美国)进行。通过MicrometricsTriStar II Plus表面分析仪(Micromeritics，美国)在-196℃下测量N2等温线。样品在测量前在80℃下脱气6小时。通过场发射扫描电子显微镜(QUANTAFEG 450，FEI，USA)观察MOF的形态。发光光谱和色度图是在爱丁堡FS5分光光度计上以氙灯为光源测量的。在爱丁堡FLS980分光光度计上测定荧光寿命衰减。UV-Vis光谱在带有氘灯的UV/VIS/NIR光谱仪Lambda750 S(PerkinElmer)上记录。
通过EuUPDC检测5-HT和5-HIAA的一般程序：首先，将EuUPDC传感器的干燥粉末(15毫克)分散在30mL的去离子水中，并超声处理20分钟制成足够均匀的悬浮液。对于5-HT检测程序，将2mL EuUPDC悬浮液添加到石英比色皿(1cm×3cm)中，然后，将新制备的5-HT溶液(0.1mM)混合以创建0.05-12μM的5-HT最终浓度范围。样品的荧光光谱在激发波长为300nm，激发和发射狭缝均为1.5nm下测量。5-HIAA(1mM)的检测程序与5-HT的检测程序相同，只是5-HIAA的浓度不同。
研究了EuUPDC传感器对单胺类神经递质(L-肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺和5-HT)和血清或尿液中其他可能存在物质的选择性。通常，记录包含0.5mg/mL传感器和10μM单胺神经递质或1mM其他可能共存物质的每种混合物的荧光光谱。在添加和不添加5-HT和5-HIAA的条件下，测试了含有其他可能共存物的EuUPDC的荧光光谱，研究了其检测5-HT和5-HIAA的抗干扰能力。
人血清中5-HT和尿液中5-HIAA的测定：研究的血清和尿液采集自健康人，从人血清样品中提取5-HT。为了去除蛋白质，将3.0mL的MeOH添加到1.0mL等分的血清中，将其振摇2分钟，然后以10000rpm离心15分钟。所得上清液通过0.22μm Millipore膜过滤，蒸发至干，然后溶解在1.0mL H2O中用于荧光测量。尿液的预处理方法与血清的预处理方法类似，其中使用10.0mL MeOH代替3.0mL，如上所述，将上清液直接用蒸馏水稀释10倍用于荧光测量。
实施例1：
一种荧光传感器(EuUPDC)的制备方法：
(1)UiO-66-PDC的制备：首先，将ZrCl4(1.17g,4.9mmol)、对苯二甲酸(0.66g,3.96mmol)和2,3-吡啶二甲酸(0.17g,0.99mmol)溶解在30mL DMF中，并在室温下搅拌20分钟，并加入1.0mL盐酸(质量分数为36％)；接下来，将混合物转移到100mL的反应釜中，并在180℃下加热1天；冷却后，将白色固体离心并用DMF和甲醇洗涤；最后，白色固体在80℃下干燥10小时；
(2)EuUPDC的合成：0.30g UiO-66-PDC和1.03g Eu(NO3)3·6H2O加入30mLH2O中，然后在80℃下反应24h；冷却后，收集所得白色固体，然后交替用水和甲醇洗涤三次；白色固体在80℃下干燥10小时。
实施例2：
(1)表征
对UiO-66(模拟)、UiO-66-PDC和实施例1制得的EuUPDC通过粉末X射线衍射(PXRD)表征，其结果如图1(a)所示；可看出UiO-66-PDC和EuUPDC的衍射与模拟的UiO-66峰一致，这表明UiO-66-PDC和EuUPDC与UiO-66具有相同的框架结构。此外，EuUPDC保持其原始框架，表明Eu3+离子的后修饰并没有影响UiO-66的框架结构。
此外，还测量了EuUPDC在水中浸泡7天的PXRD图(图2所示)，以研究其在水性介质中的结构稳定性。结果表明，PXRD图谱没有变化，表明EuUPDC具有较高的水稳定性。
对UiO-66-PDC和EuUPDC进行了FT-IR光谱检测，其结果如图1(b)所示，可看出羧酸根的不对称和对称振动分别出现在UiO-66-PDC的1585和1396cm-1以及EuUPDC的1583和1399cm-1。需要注意的是，对应于EuUPDC中游离羧酸盐基团的1660cm-1带明显弱于UiO-66-PDC，表明UiO-66-PDC通过自由羧基与Eu3+配位。Eu3+在EuUPDC中的掺入也通过ICP-MS进行了验证。计算出的Eu3+与Zr4+的摩尔比为0.022:1。虽然Eu3+离子含量不大，但是Eu3+离子的成功掺入提供了高效的发光信号，可用于传感应用。
对UiO-66-PDC和EuUPDC进行了XPS光谱检测，其结果如图1(c)所示，XPS光谱证实了UiO-66-PDC中存在C、O、N和Zr；EuUPDC中存在C、O、N、Zr和Eu。EuUPDC中Eu 3d的结合能明显出现在1134.74eV，验证了EuUPDC中Eu3+的存在。此外，与UiO-66-PDC相比，EuUPDC中O1s的结合能发生了变化(如表1所示)，表明UiO-66-PDC中的游离羧酸根基团与Eu3+离子之间存在配位相互作用。
表1 XPS各元素的峰值
对UiO-66-PDC和EuUPDC进行了N2吸附-解吸等温线的测量，其结果如图1(d)所示，可看出UiO-66-PDC在客体去除后保持其永久孔隙，而EuUPDC的Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积为1088.70m2/g，小于UiO-66-PDC(1203.54m2/g)，表明通过后修饰合成手段成功将Eu3+嫁接于探针EuUPDC中。
对UiO-66-PDC和EuUPDC进行了扫描电子显微镜表征，其SEM图如图3所示，左边为UiO-66-PDC的SEM图，右边为EuUPDC的SEM图，表明UiO-66-PDC的形态在Eu3+修饰后没有明显变化。
通过TGA研究了UiO-66-PDC和EuUPDC的热稳定性，其结果如图4所示，可看出第一次14.3％的逐渐失重发生在50-120℃之间，这可归因于孔隙中捕获的溶剂分子的释放。骨架在高达500℃时保持稳定。500℃后重量急剧减少，对应于框架的分解。TGA分析表明EuUPDC是热稳定的。
(2)EuUPDC的荧光研究
UiO-66-PDC和EuUPDC的固态发光光谱分别如图5和图6(a)所示，EuUPDC在紫外光下显示亮红色发射(图6(a)中插图)，这与UiO-66-PDC有很大不同，表明UiO-66-PDC已成功捕获Eu3+并通过“天线效应”有效敏化。当在306nm激发时，EuUPDC的发光光谱显示Eu3+离子在579、592、613、650和699nm处的特征发射带，这可归因于Eu3+离子5D0→7FJ(J＝0，1，2，3，4)的跃迁。最高发射带位于613nm，导致强烈的红色发射，肉眼可以清楚地观察到。
将EuUPDC置于水中的激发和发射光谱(如图7所示，插图是在254nm紫外灯照射下的发射照片)与其固态光谱没有明显差异，除了使用300nm激发。
此外，发现传感器的荧光在水性介质中非常稳定，因为在H2O中储存一周后强度的变化可以忽略不计(图6(b)和图8)。此外，Eu3+在613nm的特征发射在3-11的pH范围内非常稳定(图9)，这表明EuUPDC的广泛适用性。
EuUPDC的这些优异的光致发光特性说明了其在水性介质中发光传感器的潜力。
(3)EuUPDC对5-HT和5-HIAA的传感性能
为了研究EuUPDC对5-HT和5-HIAA的传感能力，通过添加不同浓度的5-HT和5-HIAA监测EuUPDC悬浮液的发光光谱。如图10((a)为EuUPDC和5-HT@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在不同浓度5-HT存在下的发射光谱；(c)为I0/I与5-HT浓度的线性关系；(d)为用于检测5-HT的EuUPDC样品的循环使用性)和图11((a)为EuUPDC和5-HIAA@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在不同浓度5-HIAA存在下的发射光谱；(c)为I0/I与5-HIAA浓度的线性关系；(d)为用于检测5-HIAA的EuUPDC样品的循环使用性)所示，随着5-HT和5-HIAA的增量添加，观察到EuUPDC的发光猝灭。
由图10和图11所示，EuUPDC的发光强度随着5-HT和5-HIAA浓度的增加而逐渐降低，并且在紫外灯下很容易被肉眼识别。淬灭效率(I0/I)与浓度显示出极好的线性关系，5-HT的线性范围为0.05–6.54μM，5-HIAA的线性范围为0.5–120μM。
灵敏度可以通过Stern-Volmer方程确定：(I0/I)＝1+KSV[分析物]。其中I和I0分别是含和不含5-HT或5-HIAA的EuUPDC的荧光强度。KSV是Stern-Volmer猝灭常数，[分析物]是5-HT或5-HIAA的浓度。
发现5-HT的KSV值为3.20×105M-1，5-HIAA的KSV值为7.5×104M-1，远高于其他文献所报告的探针。5-HT的线性相关系数(R2)计算为0.99538，5-HIAA的线性相关系数(R2)为0.99882。根据IUPAC推荐的3σ/slope，5-HT和5-HIAA的检测限(LOD)分别计算为0.013μM和0.15μM，远低于其他荧光用于监测5-HT和5-HIAA的传感器。值得注意的是，EuUPDC传感器对5-HT和5-HIAA的发光响应很快，因为通过添加5-HT和5-HIAA，613nm处的发光强度在一分钟内被淬灭(如图12和图13所示)。
对于荧光传感器，可回收性在其应用于绿色化学发展中起着至关重要的作用。因此，还研究了EuUPDC的回收性能。如图10d和图11d所示，通过用水洗涤和离心可以恢复传感器在613nm处的荧光强度，并且在连续五个循环后，与初始EuUPDC相比，回收的EuUPDC的淬灭效率没有明显变化。此外，回收的EuUPDC的PXRD图案证实，即使在连续五个循环后仍保留结构框架(图14所示，其中，1表示检测5-HT经水洗后的EuUPDC，2表示检测5-HIAA并用水洗涤的EuUPDC)。这些结果证明了EuUPDC在检测5-HT和5-HIAA方面具有出色的可重用性，显示了其具有前瞻性的实际应用。
(4)单胺类神经递质中5-HT的高选择性
单胺类神经递质，如多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)和L-肾上腺素(EPI)，与5-HT具有相似的结构和光谱，在生物系统中始终共存，并可能对5-HT的检测造成显着干扰。因此，研究了EuUPDC在单胺类神经递质中对5-HT的选择性。将20μL 1mM的每种单胺神经递质添加到2mL的EuUPDC水悬浮液(0.5mg/mL)中，并记录每种混合物的发光光谱。如图15((a)为EuUPDC、EPI@EuUPDC、NE@EuUPDC、DA@EuUPDC和5-HT@EuUPDC在紫外灯下的H2O中的照片；(b)为EuUPDC在EPI、NE、DA和5-HT存在下的发射光谱；(c)为EuUPDC对各种神经递质(613nm)的荧光强度响应(I/I0)；(d)为在存在各种神经递质(613nm)的情况下，EuUPDC对5-HT的荧光强度响应(I/I0))所示，EuUPDC在添加EPI、NE或DA后，613nm处的强度略有下降，但被5-HT显着淬灭。此外，如图15(d)所示，EPI、NE或DA的共存对EuUPDC检测5-HT没有显著干扰。
(5)选择性和抗干扰性
由于生物样品所处的复杂环境，不仅需要对传感目标表现出高响应性，还需要对真实样品分析具有高选择性和良好的抗干扰性。为了检查EuUPDC在真实生物样品中检测5-HT和5-HIAA的潜力，对5-HT和5-HIAA进行了选择性和竞争实验，以对抗通常存在于血清或尿液中的其他物种，包括组氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、色氨酸、尿素、葡萄糖、NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、肌酸和NH4Cl。如图16(a)所示，对于血清成分，只有5-HT淬灭了探针在613nm处的发射荧光，而其他物种对探针发射强度没有显着影响。对于尿液成分，613nm处的发射强度仅被5-HIAA特异性猝灭(图17(a)所示)。
抗干扰实验的结果如图16(b)和图17(b)所示。5-HT和5-HIAA引起的猝灭作用在血清或尿液中其他典型物种存在的情况下没有引起明显的变化。这些结果表明，EuUPDC传感器在传感5-HT和5-HIAA方面表现出优异的选择性和优异的抗干扰能力。因此，我们相信EuUPDC可以作为一种高选择性的生物传感器，用于定量血清中的5-HT和尿液中的5-HIAA。
(6)传感机制
为了更好地理解5-HT和5-HIAA对EuUPDC可能的猝灭机制，研究了PXRD图谱、XPS光谱、发光寿命和UV-Vis光谱。如图18(a)所示，5-HT@EuUPDC和5-HIAA@EuUPDC的PXRD图与EuUPDC和模拟UiO-66材料的原始PXRD图匹配良好，表明EuUPDC在检测5-HT和5-HIAA之后，骨架结构没有变化。如图18(b)所示，XPS光谱进一步用于分析传感器和分析物之间的相互作用。如表1所示，与EuUPDC传感器相比，O1s、N1s和Eu 3d的结合能在检测到5-HT和5-HIAA后发生了不同程度的变化，证实分析物与传感器中Eu3+之间的相互作用。
荧光猝灭过程可以分为静态猝灭和动态猝灭过程，可以通过寿命衰减测量来区分。带有/不带有5-HT和5-HIAA的EuUPDC传感器的寿命衰减曲线如图19、图20和图21所示。在5-HT和5-HIAA存在下观察到不同程度的衰减。5-HT@EuUPDC和5-HIAA@EuUPDC的平均发光寿命分别为232.98μs和256.78μs，远短于原始EuUPDC传感器(289.11μs)。这些结果表明，荧光猝灭机制主要是动态猝灭过程。此外，还收集了紫外-可见吸收光谱以研究猝灭机制。如图22所示，分析物(5-HT和5-HIAA)的UV-Vis光谱与传感器的配体(DPA和PDC)有很大的重叠，这导致竞争分析物和配体之间对照射光的吸收。结果，能量从PDA和PDC配体转移到Eu3+的概率降低，Eu3+中心的荧光随后被淬灭。
(7)在血清和尿液样本中的实际应用
为了进一步验证EuUPDC的实际应用，该传感器分别用于检测人血清中的5-HT和尿液中的5-HIAA。如表2和表3所示，血清中游离5-HT的浓度为1.05±0.05μM，而尿液中的5-HIAA浓度为39.64±1.76μM。血清和尿液中的回收率分别为99.51至107.69％和95.27至101.60％，RSD值分别小于0.13％和1.53％。这些结果证明了该传感器用于定量检测血清中的5-HT和尿液中的5-HIAA的可靠性。
表2在血清样品中定量检测5-HT，RSD(n＝3)
表3在尿液样品中定量检测5-HIAA，RSD(n＝3)
(8)5-HT和5-HIAA的智能手机检测
RGB模式是一种通过数字手段进行的分析方法，可以有效消除人类感知颜色相关的误差。因此，它被广泛用于化学和生物的应用中。在此，我们通过分析荧光图像的每个R/B值，使用智能手机检测5-HT和5-HIAA(如图23所示)。免费的RGB颜色值应用程序是在RealmeX2智能手机上下载的。纸基荧光化学传感器，即试纸条，制备过程为：使用打孔器将滤纸切割成圆形图案(直径为6毫米)来制备荧光纸基质。然后，将含有不同浓度分析物的EuUPDC悬浮液滴在圆形滤纸上并在环境温度下干燥，这个过程重复了三遍。最后，测试条的照片是在紫外线灯下使用手机的后置摄像头拍摄的，没有进一步的背景校正。照片图像的RGB值由智能手机记录。如图23(b)和图23(c)所示，发现R/B值与5-HT(0-10μM，R2＝0.9945)和5-HIAA(0-100μM，R2＝0.9901)，5-HT的LOD值计算为0.6μM，5-HIAA的LOD值为6.7μM。此外，还研究了智能手机辅助RGB值用于检测真实样本的精度和准确性。如表4和表5所示，血清中5-HT和尿液中5-HIAA的测定显示出良好的回收率和满意的RSD，表明可以通过智能手机对5-HT和5-HIAA进行定量检测-辅助RGB值。这项工作为5-HT和5-HIAA的实时检测提供了一种便携式、廉价且可视化的方法。
表4用智能手机定量检测血清样品中5-HT，RSD(n＝3)。
表5用智能手机用定量检测尿样中5-HIAA，RSD(n＝3)。
总之，通过合成后修饰成功制备了水稳定的荧光Eu3+掺杂MOF(EuUPDC)。EuUPDC对类癌标志物5-HT和5-HIAA表现出高灵敏度和选择性，5-HT的检测限低至0.013μM，5-HIAA的检测限低至0.15μM。该生物传感器对血浆和尿液中的共存物质表现出很强的抗干扰能力。更重要的是，与其他潜在的共存单胺类神经递质相比，EuUPDC生物传感器可以识别非常低浓度的5-HT。该传感器具有可重复使用性。该传感器成功应用于定量检测人血清中的5-HT和尿液中的5-HIAA。制备了便携式EuUPDC嵌入式荧光试纸条，成功地与智能手机RGB颜色值集成，以高灵敏度定量测定5-HT和5-HIAA。这项工作不仅提供了一种新型的Eu-MOF生物传感器作为神经系统疾病早期检测的潜在诊断工具，而且还为使用智能手机RGB检测对生物标志物进行现场可视化检测提供了一种简单、有效和便携的方法。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (7)
1.一种荧光传感器，其特征在于，由UiO-66-PDC和Eu(NO3)3·6H2O按照0.3:1.03的质量比反应制得。
2.根据权利要求1所述的荧光传感器，其特征在于，制备过程具体为：将UiO-66-PDC和Eu(NO3)3·6H2O在80℃的条件下反应24h，冷却后用水和甲醇依次洗涤3次，最后在80℃的条件下干燥10h。
3.根据权利要求1所述的荧光传感器，其特征在于，UiO-66-PDC的制备过程如下：将ZrCl4、对苯二甲酸和2,3-吡啶二甲酸溶解于DMF中，室温下搅拌20min，并加入质量分数为36％的盐酸溶液，ZrCl4、对苯二甲酸、2,3-吡啶二甲酸、DMF和盐酸溶液的比例为4.9mmo l：3.96mmol：0.99mmol：30mL：1mL，然后在180℃的条件下加热24h，冷却后离心，将固体用DMF和甲醇依次进行洗涤，最后在80℃的条件下干燥10h。
4.权利要求1至3任一项所述的荧光传感器在检测5-HT和/或5-HIAA中的应用。
5.一种智能检测5-HT和/或5-HIAA的方法，其特征在于，包括以下步骤：将待测样品液滴加至权利要求1至3任一项所述的荧光传感器水溶液中，在紫外线灯的条件下利用摄像头对混合溶液拍照，然后与测试条的RGB值进行对比，实现5-HT和/或5-HIAA的检测；
所述测试条由权利要求1至3任一项所述的荧光传感器与检测物5-HT或5-HIAA反应后的悬浮液滴加至滤纸上干燥得到，在紫外线灯的条件下利用摄像头拍照，确定所述测试条的照片图像的RGB值与5-HT和/或5-HIAA浓度的线性关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述滤纸为圆形，直径为6mm。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用智能手机的摄像头进行拍照。
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