本发明公开了一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料及其制备方法和应用，该复合物材料包括MOFs材料UiO‑66‑NH2，双功能交联试剂Sulfo‑SMCC，巯基化ssDNA探针以及荧光染料RhoB等部分。本方法首先实现巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的制作；该复合材料的TEM图和Zeta电位表征；该复合物材料对液态醇类的特异性检测；以乙醇为代表的检测限检测以及可重复性实验。结果表明，巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料实现了对液态醇类的简单有效，成本低廉，高灵敏度检测，为液态醇类的便携式检测设备的发展提供了新的研究方向。
1.巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料在液态醇类定量检测上的应用，其特征在于，包括以下步骤： (a)将目标检测物醇溶液以及空白对照组PBS缓冲液，分别加入巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，混合震荡35min后，8000rpm离心，5min后取上清液； (b)通过检测上述上清液的荧光强度，对不同浓度醇类物质进行定量检测；
其中，所述巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料包括MOFs材料UiO‑66‑NH2，双功能交联试剂Sulfo‑SMCC，巯基化ssDNA探针以及荧光染料RhoB；所述巯基化ssDNA探针通过双功能交联试剂Sulfo‑SMCC共价修饰到MOFs材料UiO‑66‑NH2表面，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料，然后利用MOFs材料UiO‑66‑NH2的高孔径率和吸附性，将荧光染料RhoB装载进巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料的孔洞中，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料；
所述的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的制备方法包括以下步骤：(1)制备MOFs材料UiO‑66‑NH2；
(1.1)将ZrCl4，C8H7NO4和C7H6O2溶解在DMF溶剂中，并超声处理，得到混合物；其中ZrCl4，C8H7NO4，C7H6O2以及DMF溶剂之间比例为240mg：220mg：3.8g：20mL；超声处理时间为3min；
(1.2)将步骤（1.1）中的混合物转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，然后置于烘箱中，反应结束后，从烘箱中取出，待母液冷却到室温，再进行离心分离沉淀；其中，烘箱温度为120℃，反应时间为20h，离心分离转速为10500rpm，时间为10min；
(1.3)用DMF和乙醇依次清洗获得的固体沉淀10min，并重复上述操作3次；
(1.4)将步骤(1.3)所得固体进行真空干燥，真空干燥温度为50℃，时间为24h，然后制成粉末状，即得MOFs材料UiO‑66‑NH2；
(2)将巯基化ssDNA探针通过双功能交联试剂Sulfo‑SMCC共价修饰到MOFs材料UiO‑66‑NH2表面，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs 材料；具体包括：(2.1)将MOFs材料UiO‑66‑NH2加入PBS缓冲液中，并超声处理；其中，每1000μL PBS缓冲液中加入1mg的MOFs材料UiO‑66‑NH2，且PBS缓冲液的浓度为10mM，pH为7.2；
(2.2)制备MOFs‑SMCC共聚物及配制巯基化ssDNA探针；
步骤(2.2)中制备MOFs‑SMCC共聚物具体包括：(2.2.1.1)将双功能交联试剂Sulfo‑SMCC用超纯水配制为Sulfo‑SMCC溶液；其中，Sulfo‑SMCC溶液的浓度为10mg/mL；
(2.2.1.2)将(2.2.1.1)得到的Sulfo‑SMCC溶液与(2.1)得到的MOFs材料UiO‑66‑NH2溶液混合，室温下搅拌2h，得到MOFs‑SMCC共聚物溶液；其中，MOFs材料UiO‑66‑NH2溶液与Sulfo‑SMCC溶液的体积比为：20:1；
(2.2.1.3)然后通过离心洗涤的方法，去除上清液，洗去多余的Sulfo‑SMCC分子，并重复若干次，将得到的沉淀物重悬于PBS缓冲液中；其中，离心洗涤的转速为8000rpm，时间为
步骤(2.2)中配制巯基化的ssDNA探针具体包括：(2.2.2.1)将TCEP、探针ssDNA、ddH2O进行混合，通过还原反应活化巯基基团；其中，TCEP的浓度为10mM，探针ssDNA的浓度为100μM，且TCEP、探针ssDNA和ddH2O的体积比为1:1:8；
(2.2.2.2)室温下，还原反应持续30～60min，得到巯基化的ssDNA探针；
(2.3)将巯基化ssDNA探针与MOFs‑SMCC共聚物混合震荡反应4h；
(2.4)反应结束后，获得巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料，最后通过离心洗涤，离心洗涤的转速为6000rpm，时间为3min，洗去多余的巯基化ssDNA探针，并将制备得到的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料溶于PBS缓冲液中；
(3)将荧光染料RhoB与巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料混合，孵育震荡，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料；
具体为：将浓度为5μM的荧光染料RhoB溶液与(2.4)制备得到的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料混合，混合体积比为1:200，于37℃孵育震荡12h，然后采用PBS缓冲液进行离心洗涤，直到上清液中的背景荧光信号能够忽略不计为止，得到巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料；最后，将上述复合物材料重悬于PBS缓冲液，4℃保存。
一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料及其制
备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及醇类检测领域，具体涉及一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 溶液中的醇类检测在法医学鉴定学、药物筛选、环境和食品安全等领域都具有重要意义。目前检测液态醇类的方法是表面等离子体共振(SPR)光纤传感器，石墨烯类传感器
和液相色谱/火焰离子化检测。SPR光纤传感器主要是通过测量等离子体调制后传输的光功
率的变化，来实现对目标分析特性的检测与分析，其制造工艺复杂。石墨烯类传感器利用石
墨烯的柔韧性和良好的导电性以及细菌纤维素纳米纤维丰富的表面化学性质和高吸收率
来实现对液态酒精的检测，但其灵敏度低不能满足实际检测要求。液相色谱/火焰电离检测
方法灵敏度和准确性更高，但其仪器检测设备繁重、操作技术复杂是限制其广泛应用的主
要原因。因此，根据这一发展现状，法医鉴定学、药物筛选、环境和食品安全等领域迫切需要
开发一种灵敏高、操作简单的液态醇类的测量新手段。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷，本发明利用巯基化ssDNA探针‑功能化的
MOFs复合物材料对荧光染料的门控作用以及醇类物质特异性引起荧光染料从该复合物材
料中释放的特点，来实现对液态醇类的简单、快速、灵敏的检测。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] 一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，包括MOFs材料UiO‑66‑NH2，双功能交联试剂Sulfo‑SMCC，巯基化ssDNA探针以及荧光染料RhoB；所述巯基化ssDNA
探针通过双功能交联试剂Sulfo‑SMCC共价修饰到MOFs材料UiO‑66‑NH2表面，形成巯基化
ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料，然后利用MOFs材料UiO‑66‑NH2的高孔径率和吸附性，
将荧光染料RhoB装载进巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料的孔洞中，形成巯基化
ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料。
[0006] 一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)制备MOFs材料UiO‑66‑NH2；
[0008] (2)将巯基化ssDNA探针通过双功能交联试剂Sulfo‑SMCC共价修饰到MOFs材料UiO‑66‑NH2表面，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料；
[0009] (3)将荧光染料RhoB与巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料混合，孵育震荡，形成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料。
[0010] 进一步地，步骤(1)具体包括：
[0011] (1.1)将ZrCl4，C8H7NO4和C7H6O2溶解在DMF溶剂中，并超声处理，得到混合物；
[0012] (1.2)将混合物转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，然后置于烘箱中，反应结束后，从烘箱中取出，待母液冷却到室温，再进行离心分离沉淀；
[0013] (1.3)用DMF和乙醇依次清洗获得的固体沉淀；
[0014] (1.4)将步骤(1.3)所得固体进行真空干燥，然后制成粉末状，即得MOFs材料UiO‑66‑NH2。
[0015] 进一步地，步骤(1.1)中ZrCl4，C8H7NO4，C7H6O2以及DMF溶剂之间比例为240mg：220mg：3.8g：20mL；
[0016] 步骤(1.1)中超声处理时间为3min；
[0017] 步骤(1.2)中烘箱温度为120℃，反应时间为20h，离心分离转速为10500rpm，时间为10min；
[0018] 步骤(1.3)中用DMF和乙醇依次清洗获得的固体沉淀10min，并重复该操作3次；
[0019] 步骤(1.4)中真空干燥温度为50℃，时间为24h。
[0020] 进一步地，步骤(2)具体包括：
[0021] (2.1)将MOFs材料UiO‑66‑NH2加入PBS缓冲液中，并超声处理；
[0022] (2.2)制备MOFs‑SMCC共聚物及配制巯基化ssDNA探针；
[0023] (2.3)将巯基化ssDNA探针与MOFs‑SMCC共聚物混合震荡反应；
[0024] (2.4)反应结束后，获得巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料，最后通过离心洗涤，洗去多余的巯基化ssDNA探针，并将制备得到的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs
材料溶于PBS缓冲液中。
[0025] 进一步地，步骤(2.2)中制备MOFs‑SMCC共聚物具体包括：
[0026] (2.2.1.1)将双功能交联试剂Sulfo‑SMCC用超纯水配制为Sulfo‑SMCC溶液；
[0027] (2.2.1.2)将(2.2.1.1)得到的Sulfo‑SMCC溶液与(2.1)得到的MOFs材料UiO‑66‑NH2溶液混合，室温下搅拌2h，得到MOFs‑SMCC共聚物溶液；
[0028] (2.2.1.3)然后通过离心洗涤的方法，去除上清，洗去多余的Sulfo‑SMCC分子，并重复若干次，将得到的沉淀物重悬于PBS缓冲液中；
[0029] 步骤(2.2)中配制巯基化的ssDNA探针具体包括：
[0030] (2.2.2.1)将TCEP、探针ssDNA、ddH2O进行混合，通过还原反应活化巯基基团；
[0031] (2.2.2.2)室温下，还原反应持续30～60min，得到巯基化的ssDNA探针。
[0032] 进一步地，步骤(2.2.1.1)中Sulfo‑SMCC溶液的浓度为10mg/mL；
[0033] 步骤(2.2.1.2)中MOFs材料UiO‑66‑NH2溶液与Sulfo‑SMCC溶液的体积比为：20:1；
[0034] 步骤(2.2.1.3)中离心洗涤的转速为8000rpm，时间为5min；
[0035] 步骤(2.2.2.1)中TCEP的浓度为10mM，探针ssDNA的浓度为100μM，且TCEP、探针ssDNA和ddH2O的体积比为1:1:8。
[0036] 进一步地，步骤(2.1)中每1000μL PBS缓冲液中加入1mg的MOFs材料UiO‑66‑NH2，且PBS缓冲液的浓度为10mM，pH为7.2；
[0037] 步骤(2.3)中震荡反应的时间为4h；
[0038] 步骤(2.4)中离心洗涤的转速为6000rpm，时间为3min。
[0039] 进一步地，步骤(3)具体为：将浓度为5μM的荧光染料RhoB溶液与(2.4)制备得到的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料混合，混合体积比为1:200，于37℃孵育震荡12h，
然后采用PBS缓冲液进行离心洗涤，直到上清液中的背景荧光信号能够忽略不计为止，得到
巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料；最后，将该复合物材料重悬于PBS缓冲
液，4℃保存。
[0040] 一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料在液态醇类定量检测上的应用，包括以下步骤：
[0041] (a)将目标检测物醇溶液以及空白对照组PBS，加入巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，混合震荡35min后，8000rpm离心，5min后取上清液；
[0042] (b)通过检测该上清液的荧光强度，对不同浓度醇类物质进行定量检测。
[0043] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0044] 本发明首次利用巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料实现了对溶液中醇类物质的定量检测。本发明中采用的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料
的合成方法中无需复杂设备的应用，简单易操作且成本低廉。经过双功能交联试剂Sulfo‑
SMCC修饰后的MOFs材料UiO‑66‑NH2暴露出来的马来酰亚胺集团，成功地将巯基化ssDNA共
价连接至MOFs材料UiO‑66‑NH2表面。巯基化ssDNA在中浓度盐溶液中构象会呈现非线性幂
律体系分布状态。在碱基堆积作用下，巯基化ssDNA会紧紧吸附在MOFs材料UiO‑66‑NH2表
面。本发明中在巯基化ssDNA的辅助下，色素分子RhoB通过苯环结构间的π‑π堆积作用及静
电作用力，被封闭在MOFs材料UiO‑66‑NH2中。而醇类物质能通过破坏巯基化ssDNA碱基间的
堆积力而降低巯基化ssDNA对RhoB分子的封闭作用，从而促进色素分子RhoB的释放。基于此
原理，本发明提出巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，来实现对溶液中醇类
的定量检测。
[0045] 在检测方法上，该复合物材料与目标物质的简单混合即可实现对醇类物质的定量检测。本发明基于该复合物材料和醇类及其他溶剂的混合得到的标准化荧光强度峰值曲线
表明，巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料可实现对溶液中醇类物质的特异性
识别和有效定量检测。此外，本发明基于该复合物材料对以乙醇为液态醇类的代表进行的
相关检测结果表明，巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料可实现对溶液中液态
醇类的较低检测限识别和可重复性检测。由以上实验结果表明，本发明基于巯基化ssDNA探
针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的液态醇类检测技术与现有液态醇类检测技术相比，不
仅操作步骤简单，成本低廉，而且具有较低的检测限以及良好的可重复性，克服现有方法制
作成本高，检测过程复杂的缺点，为液态醇类的便携式检测设备提供有利的研究方向。根据
以上优点，本发明可广泛用于法医学鉴定学、药物筛选、环境和食品安全等领域。
附图说明
[0046] 图1是巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的整体结构图；
[0047] 图2是该巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的TEM图；
[0048] 图3是该巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的Zeta电位表征；
[0049] 图4是本发明基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检测的醇类与其他溶剂的标准化荧光强度峰值曲线；
[0050] 图5是本发明基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检测对乙醇的检测限进行检验的荧光强度曲线；
[0051] 图6是本发明基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检测对乙醇的可重复性实验及实际样品测试的标准化荧光强度峰值曲线。
[0052] 图1中，1、MOFs材料UiO‑66‑NH2；2、双功能交联试剂Sulfo‑SMCC；3、巯基化ssDNA探针；4、荧光染料RhoB。
[0053] 图6中a,b,c,d是在相同条件下同步制备的MOFs复合物材料，检测目标10％乙醇；e是由900μL的ddH2O与100μL的无水乙醇混合制得的实际样品。
具体实施方式
[0054] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但并不是限制本发明。
[0055] 图1中，本发明的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，包括ZrCl4、C8H7NO4及C7H6O2等物质合成的MOFs材料UiO‑66‑NH2，双功能交联试剂Sulfo‑SMCC，巯基化
ssDNA探针，荧光染料RhoB。
[0056] 一种巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料，该材料包括MOFs材料UiO‑66‑NH2,双功能交联试剂Sulfo‑SMCC(Sulfosuccinimidyl4‑(Nmaleimidomethyl)
cyclohexane‑1–carboxylate)，巯基化的ssDNA探针以及荧光染料RhoB(Rhodamine B)。巯
基化的ssDNA探针通过双功能交联试剂Sulfo‑SMCC共价修饰到MOFs材料UiO‑66‑NH2表面。
利用MOFs材料UiO‑66‑NH2的高孔径率和吸附性，将荧光染料RhoB成功装载进巯基化ssDNA
探针‑功能化修饰的MOFs材料的孔洞中，制备成巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合
物材料。溶液中的醇类物质可选择性地促进荧光染料从该复合物材料中释放，通过检测溶
液中的荧光强度，可实现对醇类物质的定量测量。
[0057] 本发明利用巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料对荧光染料的门控作用以及醇类物质特异性引起荧光染料从该复合物材料中释放的特点，来实现对液态醇类
的定量检测的方法。
[0058] 具体包括以下步骤：
[0059] (1)UiO‑66‑NH2的制备：
[0060] (1.1)将240mg的ZrCl4，220mg的C8H7NO4,3.8g的C7H6O2溶解在20mL的N,N‑dimethylformamide(DMF)溶剂，并超声大约3min。
[0061] (1.2)混合物转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中。
[0062] (1.3)将其置于120℃烘箱中。
[0063] (1.4)20h后，从烘箱中取出待母液冷却到室温再进行离心分离沉淀(10500rpm，10min)。
[0064] (1.5)用DMF和乙醇依次清洗获得的固体沉淀10min，移除未参加反应的前体物质，并重复该操作3次。
[0065] (1.6)最后，将固体在50℃下真空干燥，制成粉末状。
[0066] (2)将UiO‑66‑NH2与巯基化ssDNA探针进行共价连接，形成巯基化ssDNA探针功能化的MOFs材料。
[0067] (2.1)将1mg的MOFs材料UiO‑66‑NH2加入到1000μL PBS缓冲液(10mM，pH为7.2)并超声5min。
[0068] (2.2)MOFs‑SMCC共聚物的制备。
[0069] (2.2.1)Sulfo‑SMCC冰箱取出放置在室温下，用超纯水配置为10mg/mL的Sulfo‑SMCC溶液。
[0070] (2.2.2)将(2.2.1)得到的溶液与50μL10 mg/mL Sulfo‑SMCC,室温下搅拌2小时,得到MOFs‑SMCC共聚物。
[0071] (2.2.3)然后通过离心洗涤的方法，去除上清，洗去多余的Sulfo‑SMCC分子(8000rpm，5min)。并重复3次。
[0072] (2.2.4)将得到的沉淀物重悬于1000μL PBS。
[0073] (2.3)在此期间，配制巯基化探针ssDNA溶液(GTAGCGCTCCCTGTTGTTGGTGACC)。
[0074] (2.3.1)按照20μL的10mM TCEP、20μL的探针ssDNA(浓度为100μM)、160μL的ddH2O的比例进行混合，活化巯基基团。
[0075] (2.3.2)室温下，该还原反应持续30～60min，得到巯基化ssDNA探针。
[0076] (2.4)将还原后得到的巯基化ssDNA探针与(2.2.4)得到的MOFs‑SMCC共聚物缓慢震荡反应。
[0077] (2.5)4h后，完成巯基化ssDNA探针在MOF材料UiO‑66‑NH2表面的共价反应,获得巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料。最后通过离心洗涤，洗去多余的巯基化ssDNA探针
(6000rpm，3min)。并将制备得到的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs材料溶于1mL的PBS
缓冲液中。
[0078] (3)将5μL浓度为5μM的染料分子RhoB与巯基化ssDNA探针功能化‑修饰的MOFs材料混合37℃孵育震荡12h，获得巯基化ssDNA探针功能化‑修饰的MOF‑RhoB复合物。
[0079] (3.1)最后将制备好的巯基化ssDNA探针功能化‑修饰的MOFs复合物用PBS进行离心洗涤至少5遍，直到上清液中的背景荧光信号可以忽略不计为止。最后，将沉淀物重悬于
1mL PBS缓冲液，4℃保存。
[0080] (4)检测目标醇类物质。
[0081] (4.1)将目标检测物醇溶液，如100μL乙醇以及空白对照组PBS，加入离心得到的沉淀物MOFs复合物,混合震荡35min后，8000rpm离心，5min后取上清液100μL。
[0082] (4.2)通过检测该上清液的荧光强度，对不同浓度醇类物质进行定量检测。其中RhoB的激发波长是495nm,发射光谱范围是520‑700nm。
[0083] 图2和图3分别是该巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的TEM图和Zeta电位表征。该复合物材料的TEM图呈现规则的菱形，其深颜色表明荧光染料RhoB的成功
孵育。Zeta电位图中，表面电势的正负变化表明巯基化ssDNA探针的成功连接与荧光染料
RhoB的成功孵育。图4是本发明基于该巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检
测的醇类与其他溶剂的标准化荧光强度峰值曲线，显然，该复合物对液体醇类具有较好的
特异性识别，能够实现对溶液中醇类的有效定量检测。
[0084] 图5和图6是以乙醇为液态醇类的代表进行的相关测试。图5是本发明基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检测对乙醇的检测限进行检验。由图中可以看出
该复合物材料对乙醇的最低检测限度可达到0.005％，与石墨烯类传感器相比，显然本发明
合成的巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料更具有优秀的检测性能。图6是本
发明基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料检测的乙醇的可重复性实验及
实际样品测试。图中是以第一个样品为主的荧光强度峰值的标准归一化，各个样品赋值相
差较小，表明该复合物材料对于检测液态醇类具备良好的可重复性。以上实验表明，本发明
基于巯基化ssDNA探针‑功能化修饰的MOFs复合物材料的液态醇类检测技术不仅操作简单
易实现，而且具有较低的检测限以及良好的可重复性，为液态醇类的便携式检测设备提供
有利的研究方向。
