安徽大學(xué)毛昌杰教授團隊以二維過渡金屬碳化物（Ti3C2Tx-MXene）為金屬源合成金屬有機框架納米材料（Ti3C2Tx-PMOF），并成功將其應(yīng)用于電致化學(xué)發(fā)光生物傳感領(lǐng)域。相關(guān)研究成果以“ORAOV 1 detection made with metal organic frameworks based on Ti3C2Tx MXene”為題在《ACS Applied Materials & Interfaces》（SCI一區(qū)，影響因子：9.229）上在線發(fā)表。安徽大學(xué)為第一通訊單位，安徽大學(xué)2021屆博士研究生韋玉平為第一作者，安徽大學(xué)柳星培博士后、毛昌杰教授為共同通訊作者。

Ti3C2Tx-MXene是一種新型的二維納米材料，該材料具有良好的金屬導(dǎo)電性、親水性、大比表面積及豐富的表面修飾基團等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在催化、電化學(xué)傳感領(lǐng)域。Ti3AlC2經(jīng)過HF刻蝕后，形成表面有大量的-O，-OH，-F等高電負性基團的Ti3C2Tx-MXene。在質(zhì)子化有機配體存在的情況下，這些基團使得Ti3C2Tx-MXene能夠與有機配體通過配位作用形成新的金屬有機框架納米材料。該工作將Ti3C2Tx-MXene整合入金屬有機框架結(jié)構(gòu)中，為進一步提升Ti3C2Tx-MXene的應(yīng)用潛能提供了新思路。

作為候選原癌基因的口腔癌過表達1（ORAOV 1）DNA片段位于染色體帶11q13區(qū)域。研究表明ORAOV 1在各種人類鱗狀細胞癌的腫瘤發(fā)生過程中起重要作用，然而ORAOV 1的表達量低，并且唾液成分復(fù)雜，因此有必要開發(fā)一種靈敏度高且特異性好的生物傳感器對其進行體外檢測。電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器雖然具有背景噪音低，可控性強的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，但是仍需要結(jié)合信號放大策略進一步提升其對特定核酸序列檢測的靈敏度。基于脫氧核糖核酸堿基精確互補配對的DNA walker是一種具有可編程性和結(jié)構(gòu)可控性的分子步行器。利用布朗運動的化學(xué)能驅(qū)動，DNA walker可以自動沿著預(yù)先設(shè)計的軌道移動。基于 DNA walker作為信號放大策略能夠滿足對于特定序列核酸的痕量檢測。

圖1 基于Ti3C2Tx-PMOF構(gòu)建的電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器示意圖

在此基礎(chǔ)上，研究團隊結(jié)合三維DNA步行器（DNA walker）介導(dǎo)的目標(biāo)物循環(huán)放大方法，構(gòu)建了一個靈敏度高（檢測范圍10 fM ~ 1 nM，檢測限為3.3 fM），特異性強的電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器，實現(xiàn)了對腫瘤標(biāo)志物ORAOV 1的檢測（圖1）。結(jié)果表明該金屬有機框架材料能夠應(yīng)用于電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器的構(gòu)建。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金基金和安徽省自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c00497

審核編輯 ：李倩