[发明专利]二氧化硅-金属有机骨架核壳型复合材料及其在硫醇小分子检测方面的应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅‑金属有机骨架核壳型复合材料及其在硫醇小分子检测方面的应用，二氧化硅‑金属有机骨架核壳型复合材料的合成方法包括以下内容：依次对纳米二氧化硅微球进行氨基化、羧基化处理；在羧基化的二氧化硅微球表面嫁接MOF得到核壳型复合材料，对核壳型复合材料酸化处理后用Cys修饰，得到修饰有Cys的核壳型复合材料。本发明采用合成后修饰法中的配体交换方式，直接将半胱氨酸修饰到金属有机骨架上，得到了生物相容性好、特异性识别位点多的核壳型复合材料，在检测时能够实现样品中硫醇小分子的特异性吸附，进而实现了两种和两种以上硫醇小分子的同时定量检测，克服了传统检测技术只能检测总硫醇含量的技术问题。

技术领域

本发明涉及材料制备及硫醇小分子检测领域，尤其是涉及一种二氧化硅-金属有机骨架核壳型复合材料，还涉及二氧化硅-金属有机骨架核壳型复合材料在硫醇小分子检测方面的应用。

背景技术

生物细胞内的小分子硫醇聚合物主要包括谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸（Cys）以及高半胱氨酸（Hcy）。其中，Hcy是一种含硫氨基酸，是蛋氨酸和半胱氨酸在代谢过程中产生的重要中间产物，其代谢所必需的酶由肾脏产生，当肾脏功能受到损害时，Hcy代谢所需的酶也必然受到影响，Hcy的含量也必然发生变化。因而，Hcy可作为高血压肾脏损害早期诊断的检验指标之一。

GSH作为半胱氨酸和同型半胱氨酸转化的最终产物，其是细胞内含量最多的非蛋白质硫醇，细胞中的绝大多GSH是以还原态存在，是有很多一部分以氧化钛（GSSG）存在。作为细胞中最主要的氧化还原成分，GSH在维持细胞氧化还原平衡方面发挥着关键作用，同时还能够保护机体免受自由基带来的伤害。

研究表明，GSH含量水平的变化与某些疾病密切相关，如阿尔茨海默病、动脉硬化和心血管疾病等，目前研究人员在各种癌细胞中都观察到了高浓度的GSH，如肝细胞中GSH的浓度高达10mmol/L，含量丰富的GSH对肝脏的合成、解毒功能进行保护，使自由基的含量减少，对肾病综合征患者肾功能的恢复具有积极的促进作用。最新研究表明，人体生物样品中的GSH和Hcy含量的变化与慢性肾脏疾病和肾脏损害有关。因而，肾脏疾病患者（如过敏性紫癜和紫癜性肾炎）生物样品中GSH和Hcy的定量检测对疾病的早期诊断具有重要意义。

目前，多种检测硫醇小分子的方法被相继研究报道，主要包括电化学分析法、荧光探针检测法和色谱分离法。电化学分析法信号不稳定，且只能检测生物硫醇的总含量，无法满足实际需求。

荧光探针检测法需要先将样品衍生化处理，然后再进行荧光检测。该检测方法具有以下缺陷：首先，该检测方法中样品的衍生化处理步骤极为复杂，在处理过程容易出现生物硫醇氧化或降解情况，导致无法检出，尤其是尿液和唾液等含量极低的样品；其次，该检测方法是基于巯基的强亲核性进行检测，而GSH、Cys和Hcy等硫醇小分子都含有巯基，因而该检测方法不能分别识别并检测上述三种硫醇小分子，也不能满足同时定量检测需求。

高效液相色谱-紫外检测器法（HPLC-UV）可以实现样品中硫醇小分子的定性和定量分析。然而，该检测方法对于硫醇小分子含量较低或基质复杂的样品，往往无法检出。质谱作为一种具有高稳定性、高准确度和低检出限等优点的检测技术常用来定性和定量分析物，传统的多反应监测扫描（Multiple reaction monitoring，MRM）是定量分析的“金标准”。然而，如何实现样品中微量（或痕量）的快速富集和浓缩，以实现样品中硫醇小分子的精确定量仍然是困扰行业研究的重要难题。

目前，已经出现了用金纳米颗粒作吸附样品中硫醇小分子的相关报道，但金纳米颗粒成本较高、吸附选择性一般。金属有机骨架（MOF）是由有机配体和金属离子通过自组装过程形成的具有周期性的网络结构的金属有机骨架晶体材料，常常作为固相萃取等前处理材料对待测样本进行选择性富集，尤其是UiO-66系列的金属有机骨架因合成方法多样，容易功能化，更是受到了广泛的关注。然而，现有MOF的有机骨架中往往因缺少特异性识别基团，无法实现复杂生物样品中微量硫醇小分子对灵敏度和选择性的需求。