基于氢键协同与空间限域效应的比率型纳米MOF探针用于腐胺和尸胺的选择性检测与去除

本文开发了一种新型比率荧光纳米探针MOF@DEAFC，通过协同氢键作用与空间限域效应，实现了对C4-C5生物二胺（腐胺Put、尸胺Cad）的高选择性检测（检测限达nM级）与高效去除。该探针具有30秒快速响应、宽线性范围及可视化荧光变色（橙黄→蓝）特性，并成功应用于纸基传感器与智能手机便携设备，为食品腐败标志物检测提供了创新解决方案。

　　

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Synthesis of nano-MOF@DEAFC

实验所需仪器与试剂信息详见支持材料。MOF的合成参照已有文献方法并稍作调整。具体步骤：将1.20克5-氨基间苯二甲酸（6.63 mmol）与3.3毫升Al³⁺溶液（6.6 mmol, 2 M）溶于4毫升二甲基甲酰胺（DMF）和12.7毫升水中，混合液转入聚四氟乙烯反应釜，于120°C反应12小时，最终获得MOF晶体。DEAFC封装通过溶液浸渍法实现，形成核壳结构纳米探针nano-MOF@DEAFC。

Characterization of MOF and nano-MOF@DEAFC

为验证材料结构，我们对MOF及nano-MOF@DEAFC进行了PXRD分析。如图1a所示，合成MOF与封装DEAFC后的衍射峰与文献报道一致，表明DEAFC的引入未破坏MOF骨架。FT-IR光谱（图1b）显示nano-MOF@DEAFC的特征峰与MOF高度重合，但DEAFC特有的醛基伸缩振动峰（1690 cm^-1）明显减弱，证实DEAFC成功限域在MOF孔道中。扫描电镜图像（图1c-d）清晰展示了MOF的规则六边形纳米片结构，且封装后形貌保持完整。

Conclusion

本研究成功构建了比率型荧光纳米探针MOF@DEAFC，可实现C₄-C₅生物胺（腐胺与尸胺）的高选择性检测与同步去除。该探针在24种生物胺中仅对Put/Cad产生特异性响应：407 nm处荧光强度30秒内显著增强，524 nm信号稳定，导致荧光颜色从橙黄变为蓝色（365 nm紫外下肉眼可辨）。基于RGB图像的检测限低至26 nM（Put）和35 nM（Cad）。纸基传感器与智能手机联用便携设备进一步验证了其在实样检测中的实用性。机理研究表明，C₄-C₅二胺可通过氢键与MOF孔道内配体作用，在限域空间中形成固定构型，从而赋予探针卓越的选择性。