基于Cu2O敏化空心共价有机框架的Z型光电化学生物传感平台用于高灵敏检测微囊藻毒素-LR

《Analytica Chimica Acta》：A Z-scheme photoelectrochemical biosensing platform based on Cu2O-sensitized hollow covalent organic frameworks for sensitive microcystin-LR detection

为解决环境毒素检测灵敏度不足的问题，来自湖南的研究团队开发了一种基于Cu2O敏化空心共价有机框架（HCOF–OMe）的Z型光电化学（PEC）生物传感平台，结合DNA步行纳米机器与CRISPR/Cas12a信号放大系统，实现了微囊藻毒素-LR（MC-LR）的超灵敏检测（线性范围1.0×10?5?100 μg/L，检测限4.6×10?6 μg/L），为环境污染物监测提供了新策略。

　　光活性材料是提升光电化学（PEC）生物传感器性能的核心。本研究创新性地构建了基于空心结构共价有机框架（HCOF–OMe）的Z型PEC平台，通过Cu₂O纳米立方体敏化形成高效电荷分离体系，显著增强光电流响应。针对水体毒素微囊藻毒素-LR（MC-LR）的检测需求，团队设计了一种均相生物传感策略：在链霉亲和素修饰磁珠（MB）上组装DNA步行纳米机器，初始状态被MC-LR适体锁定；当目标物存在时，步行DNA与支撑DNA杂交，暴露核酸内切酶Nb.BbvCI的切割位点，释放激活链触发CRISPR/Cas12a的trans-切割活性，最终解离MB-ssDNA-Cu₂O复合物中的Cu₂O并负载至电极表面。该平台不仅实现了MC-LR的超宽线性检测（跨越7个数量级），其空心COF结构还通过光多重反射提升光捕获效率，而Z型机制有效抑制电子-空穴复合。这一工作为环境污染物和生物标志物的高灵敏检测提供了通用型技术框架。