通过选择性吸附基于Zr的金属有机框架中的基于呼吸的生物标志物来实现感染诊断

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 呼出的气息含有挥发性有机化合物 (VOCs),表明代谢过程和病原体.
• 准确检测VOC用于医学诊断是具有挑战性的,因为化学分离和测量的困难.
• 纳米孔隙吸附剂提供了一种解决方案,用于从呼吸样本中捕获和预先缩VOC.

研究的目的:

• 识别和评估基于的新型金属有机框架 (MOF) 作为排气气中的VOC生物标志物的选择性吸收剂.
• 评估这些MOF在湿条件下捕获目标VOC的性能,模仿真实呼吸样本.
• 将预测分子建模与MOF选择的实验验证相结合.

主要方法:

• 使用分子模拟进行计算选,以确定有前途的MOF候选人.
• 合成了5种选择的基于Zr的MOFs.
• 在湿中20ppm的MOF选择性和VOC (多,,布坦,八,乙) 恢复的实验测试.
• 在不同相对湿度水平 (高达95%) 上评估MOF性能.

主要成果:

• 在湿度下,MOF-818,PCN-777和UIO-66对目标VOC具有显著的选择性.
• 这三种MOF在大多数目标VOC中实现了40-60%的回收,即使相对湿度为95%.
• 在80%的湿度下,MOF-818显示了butanone (63%) 和toluene (60%) 的高回收率.
• 尽管MOF-808在较高湿度下性能较差,但在60%湿度下表现出很好的乙甲回收率 (90%).

结论:

• 基于Zr的MOF,特别是MOF-818,PCN-777和UIO-66,是有效的选择性吸附剂,用于从潮湿的呼吸中捕获VOC生物标志物.
• 这些MOF显示出开发用于非侵入性疾病诊断的先进呼吸分析设备的潜力.
• 进一步优化MOF-808可能会提高呼吸分析中乙甲检测能力.