性xxxx18免费观看视频,chinesespanking调教,铜铜铜铜铜铜铜好大好深色板

▲第一作者：徐先魁

通訊作者：張中海

通訊單位：華東師范大學

論文DOI：10.1038/s41467-024-53154-z（點擊文末「閱讀原文」，直達鏈接）

全文速覽

本文介紹了一種基于單原子作為分子識別單元的體內光電化學生物傳感器。通過將 Cu 單原子分散在TiO_2-x基底上，創建了協同錨定三位點，可高效、選擇性地捕獲四環素分子的雙羰基和相鄰雙羥基。該光電極封裝有防污層并植入小鼠靜脈，實現了在真實生物環境中對四環素的長期體內監測。文中詳細闡述了光電極的設計與制備過程、分子識別機制、對四環素的選擇性識別和光電化學檢測，以及傳感器的抗污性能和體內檢測效果，還探討了其在傷口感染模型中的應用，展示了這種創新的傳感器在個性化醫療指導方面的潛力。這項研究不僅為設計新型生物傳感器提供了新思路，也為未來活體內監測技術的發展奠定了基礎。

研究背景

體內電化學傳感器作為一種微創傳感器，在生物系統的目標分析物監測方面具有重要意義，它能夠為個性化醫療提供關鍵支持。然而，真實生物系統的高度復雜性給體內分子檢測帶來了巨大挑戰。傳統的生物成分識別單元，如抗體、酶、受體和人工適體等，雖然在生物傳感器中廣泛應用，但它們存在固有脆弱性、不可逆結合、非選擇性以及在體內環境中可能降解等問題，這些問題嚴重限制了傳感器的準確性、穩定性和使用壽命。光電化學傳感器作為一種新興的分析設備，以入射光為激發源，電流為讀出信號，其光電極 – 電解質界面形成的內電場能夠有效避免使用外部電偏壓，在體內檢測方面具有獨特優勢。近紅外光驅動或微光纖支持的光電化學傳感器已被初步應用于體內檢測。但是，在不使用生物成分的情況下，設計和封裝光電極上的分子識別單元，以實現高選擇性和準確的體內檢測，仍然是一個亟待解決的難題。

本文亮點

1.創新的傳感器設計：采用反向設計策略，以單原子作為分子識別單元，原子分散的 Cu 單原子在Cu₁-TiO_2-x基底上創建協同錨定三位點，能高效、選擇性地捕獲四環素分子的特定結構，避免了傳統生物成分識別單元的諸多問題。

2.同步輻射與密度泛函理論（DFT）計算：通過同步輻射確定Cu₁-TiO_2-x的基底配位環境，并以此為依據進行建模計算四環素在不同基底上的吸附能，明確其在上能自發有效吸附，同時分析電荷密度差異，揭示高效電荷轉移及選擇性識別的理論依據。

3.成功的體內應用：傳感器的光電極封裝有抗污層后可植入小鼠靜脈，實現了在真實生物環境中對四環素的長期體內監測，還應用于傷口感染模型中，通過實時監測血液中四環素濃度，優化治療效果并減少毒副作用，展示了其在個性化醫療指導方面的潛力。

圖文解析

圖1 光電極的制備及結構表征

圖1圍繞Cu₁-TiO_2-x材料進行了多方面展示。首先介紹了光電極的制備流程，詳細描述了從鈦絲開始，經過一系列處理最終得到沉積有 Cu 單原子的Cu₁-TiO_2-x納米腔光子晶體光電極的過程。然后介紹了分子識別機制，即 TET 分子通過雙羰基與 Cu 單原子、雙羥基與 Ti 位點形成三位點識別單元。在材料表征上，SEM 圖像呈現納米腔結構，DRS 和 FDTD 模擬說明光吸收特性，AC HAADF-STEM 及多種光譜分析確定 Cu 單原子的存在、分散狀態以及其化學環境等關鍵信息。

圖2 Cu₁-TiO_2-x對 TET 的選擇性識別及 PEC 檢測

圖 2 主要涉及Cu₁-TiO_2-x對 TET 的選擇性識別及 PEC 檢測。FTIR 和拉曼光譜顯示Cu₁-TiO_2-x對 TET 有選擇性吸附，而TiO_2-x和 Cu NPs-TiO_2-x則效果不明顯。fs-TAS 研究光生載流子動力學，表明 TET 吸附后有電荷轉移。DFT 計算揭示 TET 在Cu₁-TiO_2-x上吸附能低，電荷轉移高效。PEC 檢測實驗表明Cu₁-TiO_2-x對 TET 選擇性好，不同 Cu 單原子含量影響響應，且在一定濃度范圍呈線性關系，檢測限低。

圖3 Cu₁-TiO_2-x對 TET 的生物活性檢測

圖 3 圍繞 PEC 體內檢測 TET 展開。首先是Cu₁-TiO_2-x抗污層封裝示意，通過溶劑熱法制備 Z-MOF 并封裝于Cu₁-TiO_2-x表面。接著進行性能測試，水接觸角約43.1°，封裝后降至27.3°；在 FITC – BSA 溶液中，未封裝有熒光，封裝后無，體現抗污性；且污染后未封裝光電流降，封裝后仍高。最后是體內檢測，展示在小鼠尾靜脈檢測示意圖，還包括對 TET 代謝監測及體內選擇性測量結果。

?圖4 Cu₁-TiO_2-x在體內監測 TET 的實際應用情況

圖 4 主要呈現了PEC 在體內監測 TET 的實際應用情況。首先展示了不同處理方式（PBS、C-TET、TDM-CM、TDM-HM）下大腸桿菌感染傷口在第 1、4、7、10 和 13 天的照片，直觀呈現傷口愈合狀態。接著給出不同處理方式下小鼠的平均傷口面積、體重變化等數據。還包括 TDM-CM 組藥物濃度監測的 I-T 曲線，以及不同處理后大腸桿菌菌落的照片和存活率數據。最后通過 H&E 染色圖像展示了不同處理后肝臟、肺和腎臟組織的病理變化，體現了體內監測對評估治療效果和藥物毒性的重要性。

總結與展望

本文圍繞體內光電化學生物傳感器展開，核心創新在于采用反向設計策略，以單原子作為分子識別單元。具體是將 Cu 單原子分散在Cu₁-TiO_2-x基底上，創建了能高效、選擇性捕獲四環素（TET）分子的協同錨定三位點結構。詳細描述了Cu₁-TiO_2-x納米腔光子晶體光電極的制備流程，從鈦絲的預處理到多步陽極氧化，再到 Cu 單原子的沉積。通過多種先進技術對材料進行了全面表征。SEM 圖像展示了納米腔的均勻尺寸和周期性結構，FDTD 模擬證實其在近紅外區域的光吸收特性。AC HAADF-STEM 以及 XPS、XAFS 等光譜分析確定了 Cu 單原子的良好分散狀態、存在形式、價態以及配位環境。在性能研究方面，FTIR 和拉曼光譜證明了Cu₁-TiO_2-x對 TET 的選擇性吸附，fs-TAS 研究了光生載流子動力學，顯示 TET 吸附后有電荷轉移。DFT 計算進一步揭示了 TET 在Cu₁-TiO_2-x上的吸附能和電荷轉移情況。PEC 檢測實驗表明該材料對 TET 具有良好的選擇性，不同 Cu 單原子含量影響響應，且在一定濃度范圍呈線性關系，檢測限低。此外，制備了兩性離子金屬 – 有機框架（Z-MOF）作為抗污層封裝在Cu₁-TiO_2-x表面，通過一系列測試證明其抗污性能良好，并成功將封裝后的光電極植入小鼠尾靜脈進行體內 PEC 檢測 TET，監測其代謝過程，體現了良好的選擇性和穩定性。在大腸桿菌感染傷口模型中的應用，驗證了實時體內監測藥物血濃度對于優化治療效果和降低毒副作用的重要性。

關于對生物傳感器的未來展望，在材料優化方面，未來可進一步探索其他過渡金屬單原子在類似傳感器中的應用潛力，通過對比不同金屬單原子的性能，優化傳感器的選擇性和靈敏度。同時，可以對材料的結構和性能進行更精細的調整。例如，進一步優化制備工藝參數，改善納米腔的結構和光吸收性能，通過摻雜等手段提高材料的電學性能和催化活性，從而進一步提高傳感器的檢測性能。在應用方面，有很大的拓展空間。可以將該傳感器應用于其他生物分子的檢測，如檢測其他抗生素、生物標志物或藥物分子等，為臨床診斷和治療提供更多的工具和方法。此外，需要深入研究傳感器在體內的長期穩定性和生物相容性，確保其在實際臨床應用中的可靠性和安全性。同時，要進一步探索如何更好地將傳感器與生物體內的生理環境相結合，提高檢測的準確性和實時性，例如研究傳感器與生物體內的各種生物分子和細胞的相互作用機制，以便更好地適應復雜的生物體內環境。

97人妻一区二区精品免费,好男人社区www在线官网,办公室娇喘的短裙老师在线视频,亚州精品久久久久久久久