Metal–Organic-Framework-Based Enzymatic Microfluidic Biosensor via Surface Patterning and Biomineralization

材料科学 生物传感器 微流控 纳米技术 金属 仿生学 金属有机骨架 化学工程 生物矿化 表面改性 有机化学 化学 冶金 工程类 吸附
作者
Munirah Mohammad,Amir Razmjou,Kang Liang,Mohsen Asadnia,Vicki Chen
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:11 (2): 1807-1820 被引量:137
标识
DOI:10.1021/acsami.8b16837
摘要

Recently, the biomineralization of enzyme in metal-organic-framework (enzyme-MOF) composite have shown a great potential to increase enzymes stability without compromising their activity; hence, it is desirable for its applications in biosensing devices. Nonetheless, most of the enzyme-MOF research has been focusing on enzyme encapsulation in particle form, which limits its synthesis flexibility for practical applications because of its requirement for postsynthesis immobilization onto solid support. Therefore, to develop a diagnostic device out of the biomineralized enzyme, surface patterning and integration of microfluidic system offers many advantages. In this work, mussel-inspired polydopamine/polyethyleneimine (PDA/PEI) coating is employed to pattern enzyme-MOF in microfluidic channels and exploit the wettability gradient for "pumpless transportation" effect. As a proof of concept, we combine a cascade reaction of glucose oxidase (GOx) and horseradish peroxidase (HRP) enzymes to detect glucose into a patterned zeolitic imidazole framework-8 (ZIF-8) thin film on a flexible polymeric substrate. The results show that the ZIF-8/GOx&HRP in situ composites on PDA/PEI patterns have good acid and thermal stability compared with samples without ZIF-8. ZIF-8/GOx&HRP in situ shows high selectivity toward glucose, linear sensitivity of 0.00303 Abs/μM, and the limit of detection of 8 μM glucose concentration. An unexpected benefit of this approach is the ability of the ZIF-8 thin-film structure to provide a diffusion limiting effect for substrate influx, thus, producing high range of linear response range (8 μM to 5 mM of glucose). This work provides insights into the spatial location of the enzymes in MOF thin films and the potential of such patterning techniques for MOF-based biosensors using other types of biological elements such as antibodies and aptamers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小肥完成签到 ,获得积分10
刚刚
旺旺完成签到,获得积分10
1秒前
zheyi完成签到,获得积分10
1秒前
娇气的背包完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
嘻嘻完成签到 ,获得积分10
2秒前
平淡初雪应助wanyj采纳,获得10
3秒前
Chandler完成签到,获得积分10
3秒前
华北走地鸡完成签到,获得积分10
3秒前
追寻傲云完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
木子林夕完成签到,获得积分10
4秒前
可乐完成签到,获得积分10
4秒前
哈哈队长2号完成签到,获得积分10
5秒前
YANG完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
墨尔根戴青完成签到,获得积分10
5秒前
完美世界应助ZZY采纳,获得10
5秒前
深情安青应助我劝告了风采纳,获得10
6秒前
徐晚疯完成签到,获得积分10
6秒前
呆一起完成签到 ,获得积分10
6秒前
聪明的哈密瓜完成签到,获得积分10
7秒前
liuyue完成签到,获得积分10
7秒前
Yuqi发布了新的文献求助10
8秒前
mxdckd完成签到,获得积分10
8秒前
天行马完成签到,获得积分10
9秒前
84完成签到,获得积分10
9秒前
独特的靖琪完成签到,获得积分10
9秒前
SVR发布了新的文献求助10
9秒前
筷子夹豆腐脑完成签到,获得积分10
10秒前
尹冰露发布了新的文献求助10
10秒前
JamesPei应助ten采纳,获得10
10秒前
levitt233完成签到,获得积分10
10秒前
郝不错完成签到,获得积分10
11秒前
nn完成签到,获得积分10
11秒前
wf完成签到,获得积分0
11秒前
暮寻屿苗完成签到 ,获得积分10
11秒前
哈库呐马塔塔完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6441010
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8254899
关于积分的说明 17573326
捐赠科研通 5499523
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900128
邀请新用户注册赠送积分活动 1876823
关于科研通互助平台的介绍 1716941