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生物分子的特異、靈敏檢測(cè)一直以來(lái)都是生命分析化學(xué)領(lǐng)域十分關(guān)注的課題。熒光生物傳感技術(shù)具有高靈敏和易操作等優(yōu)點(diǎn)，在生物分析、醫(yī)療診斷、疾病監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展示了潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，二維納米材料（如氧化石墨烯、二硫化鉬等）和功能核酸等研究領(lǐng)域的發(fā)展，為構(gòu)建新穎的熒光生物傳感技術(shù)提供了全新的設(shè)計(jì)思路和平臺(tái)。其中，二維金屬有機(jī)骨架材料（Metal-organic frameworks，MOFs）是由金屬離子與有機(jī)配體配位構(gòu)筑而成的一種具有特殊性質(zhì)的納米尺寸骨架材料，它們顯示了迷人的框架結(jié)構(gòu)和高比表面等特點(diǎn)，可應(yīng)用于分子傳感等諸多領(lǐng)域。而MOF 納米片因邊緣存在未完全配位的金屬離子或配體而帶有一定的電荷，在設(shè)計(jì)基于MOF 納米片探針的生物分子傳感器時(shí)將扮演著重要的角色。

    近年來(lái)，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院夏興華課題組在二維納米材料性質(zhì)以及在光電化學(xué)分析等方面的應(yīng)用方面開(kāi)展了深入的研究，取得了系列成果（Journal of the American Chemical Society 2015, 137, 7365-7370；Analytical Chemistry 2015, 87, 6828-6833；Nature Communications 2014, 5：5285；Analytical Chemistry2014, 86, 2711-2718；Small 2014, 10, 706-716.）。近期，他們首次闡述了MOF 納米片的荷電性對(duì)熒光生物傳感性能的獨(dú)特影響。該工作制備了一系列鑭系MOF 納米片（圖1），并分別與熒光分子標(biāo)記的核酸適體組裝成可生物降解的熒光傳感器。他們發(fā)現(xiàn)，MOF-Ln 納米片邊緣未完全配位的金屬離子對(duì)該傳感器的熒光猝滅和恢復(fù)具有重要的調(diào)控作用（圖2）?；诖税l(fā)現(xiàn)，他們?cè)O(shè)計(jì)制備了基于MOF-Ln 納米片的雙色熒光傳感器，以ATP作為分析目標(biāo)，通過(guò)熒光顏色的變化，觀察到了ATP 在單細(xì)胞中的精細(xì)分布（圖3）。該雙色熒光傳感方法可有效避免假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn)，能更真實(shí)地反映出生物分子在細(xì)胞內(nèi)部的分布或濃度變化。

    該工作最近發(fā)表于NPG Asia Materials (2017, DOI: 10.1038/am.2017.1037)，論文第一作者為博士后王懷松。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（21275070, 21275071, 21327902 和 21635004）和國(guó)家973基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2012CB933800）等支持。

圖1. MOF-Ln nanosheets的結(jié)構(gòu)（A）、SEM圖（B）、AFM圖以及電子衍射圖（C）。

圖2. MOF-Ln nanosheets對(duì)熒光分子的熒光猝滅行為。

圖3. 單細(xì)胞中ATP的雙色熒光傳感及定量。