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在柔性基底上原位合成金属有机框架材料（Metal-organic frameworks, MOFs），因为耗时、前驱体消耗量多和组装不可控的缺点，成为制造功能化平台和微器件的阻碍。那么，有无低消耗、高效、可定位组装MOFs的原位合成方法呢？近日，陕西师范大学的刘伟团队报道了一种利用环炉辅助技术在纸基底上原位合成MOFs的新方法并将构建的纸基传感器应用于化学发光法检测全血中的亚硝酸盐。MOFs因表面积大、孔隙率高、结构多样和丰富活性位点等特点而应用于气体吸附、催化和传感等领域，但应用场景往往受到其刚性结构的限制。将MOFs负载到如纸等柔性基底上可解决上述问题，扩大其应用范围。然而，现有的纸上原位负载方法如浸渍法、水热法、层层组装法等均需将纸放置在前驱体溶液中，长期浸泡易破坏纸基底结构，并且在溶液中定位组装也不易实现。陕西师范大学刘伟团队使用环炉的微分析技术，构建了一种环炉辅助-纸基原位合成MOFs的通用方法。该合成方法充分集成了环炉的加热、浓缩、蒸发和连续洗涤功能，仅消耗几百微升前驱体，便可在30分钟内实现MOFs在纸基底上的定位组装。MOFs在纸上快速的合成源于成核阶段前驱体在环炉上密封空间内的迅速蒸发、冷凝，并被纸基底捕获形成“种子”，随后的生长阶段通过晶体尺寸与沉积时间的理论计算分为了垂直生长期、中间态期和熟化期几个阶段。陕西师范大学刘伟团队利用所构建的合成方法在纸基底上成功合成了不同的MOFs （Cu-MOF-74、Cu-BTB、Cu-BTC），并通过精巧的设计构建纸基传感器用于化学发光法检测全血中的亚硝酸盐（NO2−）。NO2−作为一氧化氮的代谢物，是血压控制、神经传递和免疫反应中重要的信使分子，血液中NO2−含量在纳摩尔水平，其灵敏检测存在困难。陕西师范大学刘伟团队基于Cu-MOF-74催化NO2−-H2O2超微弱化学发光体系，首次将MOFs应用于化学发光法检测NO2−。Cu-MOF-74有序的一维孔道有利于过氧化氢（H2O2）与Cu开放位点的耦合，促使H2O2发生类芬顿反应，分解为活性氧自由基（OH•、O2•−、1O2），增敏NO2−-H2O2化学发光信号近50倍。通过环炉辅助原位合成Cu-MOF-74所构建的纸基传感器，无需样品预处理，即可实现对全血样品中NO2−的灵敏检测，检测限为0.5 nM。图1. 环炉辅助原位合成MOFs构建纸基传感器示意图。图片来源：Anal. Chem.图2. Cu-MOF-74催化NO2−-H2O2化学发光体系机理图。图片来源：Anal. Chem.本工作为MOFs在柔性基底的原位合成和MOFs在纸基传感器上的应用建立了独特的方法。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是陕西师范大学硕士毕业生侯越，通讯作者为陕西师范大学刘伟副教授。Ring-Oven-Assisted In Situ Synthesis of Metal–Organic Frameworks on the Lab-On-Paper Device for Chemiluminescence Detection of Nitrite in Whole BloodYue Hou, Yanli Guo, Xiaohu Ma, Congcong Lv, Min Yang, Shiyin Yao, Yan Jin, Baoxin Li, and Wei Liu*Anal. Chem., 2023, DOI: 10.1021/acs.analchem.2c04765刘伟，陕西师范大学化学化工学院副教授， 2007年于西南大学取得博士学位。2001年7月留校任教。研究领域是化学发光和纸基生物传感器的制备和研究。主持国家自然科学基金项目1项、陕西省自然科学基金4项，在Analytical Chemistry、Biosensor and Bioelectronics等国际SCI源期刊上发表学术论文40余篇。获授权发明专利3项，参与撰写高等教育出版社教材一部。https://www.x-mol.com/university/faculty/12384点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊