科技資訊寫作大賽｜Chem. Commun.：孔隙可調Zr-MOFs在痕量蛋白質檢測方面的應用

材料人首屆科技資訊寫作大賽自5月13日發布征稿通知以來（參賽詳情請戳我），受到讀者們的廣泛關注。本文為大賽第六篇參賽作品，由大連理工大學張帥投稿。

【引言】

金屬有機框架材料(MOFs)從最初的設計合成到現在的廣泛應用，逐漸成為科學研究者的追捧對象。MOFs本身具有可以調節的多孔結構，并且能夠利用配體本身的功能基團與多種分子或者離子形成分子間作用力。基于這樣的作用，MOFs常被用來作為熒光和化學傳感器材料，實現對不同分析物的檢測。近來，MOFs在電化學傳感器方面的研究也逐漸顯現出來較大的優勢，能夠實現快速、靈敏的檢測分析物。但是，MOFs材料在用于傳感器材料時，就要求無毒和高穩定性，因此，設計合成一種穩定的MOFs材料使其在電化學傳感器領域應用的研究成為解決問題的關鍵。

【成果簡介】

近期，鄭州輕工業學院杜淼教授(通訊作者)在Chem. Commun.期刊上發表了題為“Pore modulation of zirconium–organic?frameworks for high-efficiency detection?of trace proteins”的文章。本文以Zr-MOFs類材料為電極材料，通過優化MOFs孔徑和與核酸適體(aptamers)的結合方式，實現了高靈敏度、重復性、穩定性和實用性的電化學傳感器的制備。同時，該工作為MOFs材料在傳感器領域的應用開辟了新的道路。

【圖文導讀】

圖1 493-MOF的晶體結構

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(a)?493-MOF-BA的結構單元；

(b)?內徑為32 ?的介孔籠結構圖；

(c)?由兩種1D孔道形成的互穿型3D框架結構；

圖2 493-MOF的氣體吸附性能

(a)?493-MOFs對N₂的吸附等溫曲線；

(b)?493-MOFs?對CO2的吸附等溫曲線；

圖3 493-MOFs在電化學傳感器方面的應用

(a)?493-MOF-BA用于溶菌酶(Lys)的檢測；

(b) 493-MOF-NA用于Lys的檢測

(c)?493-MOF-TATB用于Lys的檢測

(d)?不同493-MOFs檢測Lys過程中阻抗值的對比；

(e)?以493-MOF-BA為電極材料，實現對不同濃度Lys的檢測；

(f)?不同濃度的Lys與阻抗值直接的線性關系；

圖4?493-MOF類材料作為電化學傳感器材料檢測的機理圖

(a)?493-MOF-BA檢測Lys的機理圖；

(b)?493-MOF-NA檢測Lys的機理圖；

(c)?493-MOF-TATB檢測Lys的機理圖；

【小結】

本文通過篩選配體材料，設計和合成了具有孔隙可調整的Zr-MOFs材料，并將其應用在電化學傳感器方面。經過優化選擇的Zr-MOF-BA類的生物傳感器在檢測溶菌酶蛋白質時表現出較高的靈敏性和穩定性。基于MOFs種類的多樣性和可調控性，MOFs材料在傳感器領域應用的優勢將會“大顯身手”。本文為MOFs類材料在電化學核酸實體傳感器領域的應用，提供了課借鑒的思路，同時也展望了其在生物醫療和抗癌領域的應用前景。

【通訊作者簡介】

杜淼教授任職于鄭州輕工業學院，主要從事多功能分子基材料、晶體工程及超分子化學等交叉領域課題研究，國家百千萬人才工程、教育部新世紀優秀人才支持計劃、河南省特聘教授、河南省科技創新杰出人才, 承擔國家自然科學基金重大研究計劃、重點項目、面上項目及青年基金項目、教育部重點項目等課題。目前擔任英國皇家化學會CrystEngComm等四種國內外學術期刊編委，2000年至今已在國內外學術刊物上發表SCI收錄論文200余篇，被國內外專家學者他人引用1600 次以上(8篇論文單篇引用超過50次)H影響因子為27.?

文獻鏈接:??Pore modulation of zirconium–organic?frameworks for high-efficiency detection?of trace protein?(Chem. Commun., 2017, DOI:?10.1039/c7cc00029d)

材料牛編輯曉fire編輯整理。