【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，大連化物所生態(tài)環(huán)境評價與分析研究組(103組)盧憲波研究員和陳吉平研究員團隊在電化學生物傳感器的研發(fā)中取得新進展。團隊設(shè)計合成了一系列二維導電金屬有機框架(cMOFs)，在此基礎(chǔ)上制備的生物傳感器展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，實現(xiàn)了多種介質(zhì)中神經(jīng)毒劑的超靈敏抗干擾快速檢測。
 

　　由于MOFs超高的孔隙率、巨大的比表面積以及可調(diào)整的結(jié)構(gòu)和性能，各個領(lǐng)域已經(jīng)對其展開了廣泛的研究。然而，絕大多數(shù)MOFs的固有絕緣特性，阻礙了其在電子器件中的應(yīng)用。
 

　　盧憲波和陳吉平團隊一直致力于新型納米傳感器在環(huán)境污染物快速檢測上的應(yīng)用研究。神經(jīng)毒劑的急性毒性可致人、動物等死亡，其在化學中毒性疾病發(fā)病占比最高，亟需發(fā)展快速、廉價的檢測方法滿足應(yīng)急檢測需求。在前期相關(guān)研究基礎(chǔ)上(Anal. Chem., 2021; Biosens. Bioelectron., 2022; ACS Sens., 2022)，團隊在本工作中，合成了一系列基于不同金屬中心和共軛有機配體的cMOFs，其良好的導電性和穩(wěn)定性以及納米尺度上活性位點的有序排列展現(xiàn)出對提高傳感器關(guān)鍵性能的優(yōu)異協(xié)同效應(yīng)。良好的導電性源自于金屬中心和共軛配體之間的面內(nèi)擴展d-π共軛。通過對cMOFs結(jié)構(gòu)的原子級調(diào)整，發(fā)現(xiàn)金屬中心的種類以及孔徑大小在電化學性能中的決定性作用。超小的羥基苯醌配體(THQ)具有明顯的二維螯合效應(yīng)，進一步提高了cMOF的導電性和穩(wěn)定性。團隊開發(fā)了基于cMOFs的電化學生物傳感器，發(fā)現(xiàn)基于Cu3(THQ)2的傳感器性能優(yōu)異，通過顯著降低信號底物的氧化電位提高了傳感器的抗干擾能力，同時傳感器靈敏度提高達到一個數(shù)量級。研究進一步證明了Cu3(THQ)2上密集的混合價銅和分析物之間電荷轉(zhuǎn)移的重要作用，實現(xiàn)了多種介質(zhì)中神經(jīng)毒劑的超靈敏抗干擾快速檢測。這項研究展示了cMOFs作為新型電極材料在電化學傳感上的巨大潛力。
 

　　相關(guān)研究成果以“Dense Conductive Metal–Organic Frameworks as Robust Electrocatalysts for Biosensing”為題，發(fā)表在Analytical Chemistry上。該工作的第一作者是我所103組博士研究生牛凱。上述工作得到了國家自然科學基金、大連市科技創(chuàng)新基金、我所創(chuàng)新基金等項目的資助。(文/圖 牛凱)