安徽大學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），并成功將其應用于電致化學發光生物傳感領域。相關研究成果以“ORAOV 1 detection made with metal organic frameworks based on Ti3C2Tx MXene”為題在《ACS Applied Materials & Interfaces》（SCI一區，影響因子：9.229）上在線發表。安徽大學為第一通訊單位，安徽大學2021屆博士研究生韋玉平為第一作者，安徽大學柳星培博士后、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電性、親水性、大比表面積及豐富的表面修飾基團等優點被廣泛應用在催化、電化學傳感領域。Ti3AlC2經過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構中，為進一步提升Ti3C2Tx-MXene的應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區域。研究表明ORAOV 1在各種人類鱗狀細胞癌的腫瘤發生過程中起重要作用，然而ORAOV 1的表達量低，并且唾液成分復雜，因此有必要開發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。電致化學發光生物傳感器雖然具有背景噪音低，可控性強的優勢被廣泛應用，但是仍需要結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構可控性的分子步行器。利用布朗運動的化學能驅動，DNA walker可以自動沿著預先設計的軌道移動。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構建的電致化學發光生物傳感器示意圖

在此基礎上，研究團隊結合三維DNA步行器（DNA walker）介導的目標物循環放大方法，構建了一個靈敏度高（檢測范圍10 fM ~ 1 nM，檢測限為3.3 fM），特異性強的電致化學發光生物傳感器，實現了對腫瘤標志物ORAOV 1的檢測（圖1）。結果表明該金屬有機框架材料能夠應用于電致化學發光生物傳感器的構建。

該研究工作得到國家自然科學基金基金和安徽省自然科學基金的支持。

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

審核編輯 ：李倩