JACS：使用导电的MOFs进行神经化学伏安检测

liudi小狮子

2020-03-13

神经化学物质的电化学检测是评估压力和劳累，提供早期诊断，治疗疾病和改变人类行为的重要工具。材料和设备设计的突破已经使得其在受控环境中快速检测和连续监测神经化学物质方面取得了重大进展。尽管现有材料对许多神经化学物质具有敏感性和选择性，但目前三个主要挑战阻碍了技术应用的快速发展。第一，获得在电分析中有希望的效用的原子精确的导电纳米材料（例如，碳纳米管，石墨烯，金属纳米结构，B掺杂的金刚石）仍然受到限制并且成本很高；第二，用既定材料达到所需的灵敏度和选择性通常需要对表面进行额外的合成后化学修饰，通常会引入额外的加工步骤，这些步骤可能会产生表面缺陷，或产生稳定性有限的复合材料；第三，将这些纳米材料整合到柔性，可穿戴和生物相容的传感设备中，对设备内电化学活性界面的化学和机械稳定性提出了挑战。近日，美国达特茅斯学院的Katherine A. Mirica教授课题组首次实现了二维（2D）层状导电金属有机框架（MOF）作为滴铸膜电极，可促进伏安法检测多分析物溶液中的氧化还原活性神经化学物质。

本文要点：

1.     该设备配置包括一个玻璃碳电极，该电极被导电MOF（M3HXTP2; M = Ni，Cu; X = NH，2,3,6,7,10,11-六亚氨基三亚苯基（HITP）或O，2,3,6,7,10,11-六羟基联苯（HHTP））。

2.     通过在0.1 M PBS（pH = 7.4）中检测抗坏血酸（AA），多巴胺（DA），尿酸（UA）和5-羟色胺（5-HT）来测量2D MOF在伏安法检测中的效用。尤其是，Ni3HHTP2 MOF在很宽的浓度范围（40 nM – 200μM）中，对DA的纳摩尔检测限为63±11 nM，对5-HT的纳摩尔检测限为40±17 nM。

3.     在DA持续存在的背景下，使用Ni3HHTP2 MOF在模拟尿液中进一步证实了与生物相关的检测的适用性，在5-HT的宽浓度范围（63 nM – 200μM）中，5-HT的纳摩尔检测限为63±11 nM。

4.     本文中伏安检测中导电MOF的实现为进一步开发高度模块化，灵敏，选择性和稳定的电分析设备提供了希望。

参考文献：

Michael Ko et al. Employing Conductive Metal−Organic Frameworks for Voltammetric Detection of Neurochemicals. JACS, 2020.

DOI: 10.1021/jacs.9b13402

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13402