【資料圖】

金屬有機(jī)骨架(cMOFs)是一種由金屬離子或離子簇與有機(jī)配體通過分子自組裝而形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料。其有著諸多獨(dú)特的特點(diǎn)，例如超低的質(zhì)量密度(~0.13g cm-3)、大孔容以及明晰的孔徑分布。并且由于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(gè)領(lǐng)域已經(jīng)對(duì)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。中科院大連化學(xué)物理研究所研究員盧憲波和研究員陳吉平團(tuán)隊(duì)始終致力于新型納米傳感器在環(huán)境污染物快速檢測(cè)上的應(yīng)用研究。近日，他們?cè)陔娀瘜W(xué)生物傳感器的研發(fā)中取得新進(jìn)展。

神經(jīng)毒劑的急性毒性可致人、動(dòng)物等死亡，其在化學(xué)中毒性疾病發(fā)病占比最高，亟需發(fā)展快速、廉價(jià)的檢測(cè)方法滿足應(yīng)急檢測(cè)需求。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列二維導(dǎo)電金屬有機(jī)框架，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(xué)性能，實(shí)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(cè)。

他們合成了一系列基于不同金屬中心和共軛有機(jī)配體的cMOFs，其良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性以及納米尺度上活性位點(diǎn)的有序排列展現(xiàn)出對(duì)提高傳感器關(guān)鍵性能的優(yōu)異協(xié)同效應(yīng)，而良好的導(dǎo)電性源自于金屬中心和共軛配體之間的面內(nèi)擴(kuò)展d-π共軛。同時(shí)，研究人員通過對(duì)cMOFs結(jié)構(gòu)的原子級(jí)調(diào)整，發(fā)現(xiàn)了金屬中心的種類以及孔徑大小在電化學(xué)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(jìn)一步提高了cMOF的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于cMOFs的電化學(xué)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(hào)底物的氧化電位提高了傳感器的抗干擾能力，同時(shí)傳感器靈敏度提高達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。該項(xiàng)研究進(jìn)一步證明了Cu₃(THQ)₂上密集的混合價(jià)銅和分析物之間電荷轉(zhuǎn)移的重要作用，實(shí)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(cè)，同時(shí)也展示了cMOFs作為新型電極材料在電化學(xué)傳感上的巨大潛力。

此項(xiàng)研究的相關(guān)成果發(fā)表在《分析化學(xué)》上。

(資料來源：中國(guó)科學(xué)報(bào))

關(guān)鍵詞： 神經(jīng)毒劑 生物傳感器 金屬有機(jī)