综述：金属有机框架在临床样本预处理中的应用——综述

这篇综述系统总结了金属有机框架(MOFs)在临床样本预处理中的最新进展，重点探讨了MOFs的金属中心、配体功能化、孔隙结构等特性对分析物选择性提取的影响机制，并详细评述了固相萃取(SPE)、微萃取(μ-SPE)等技术与MOFs的整合策略，为开发高效临床诊断方法提供了重要参考。

　　

金属有机框架在临床样本预处理中的创新应用

样本预处理作为临床分析的关键环节，面临着生物样本复杂基质的严峻挑战。金属有机框架(MOFs)凭借其高比表面积和结构可调性，为这一领域带来了革命性突破。

MOF设计：组成与结构的精妙调控

MOF的选择需综合考虑分析物特性（亲疏水性、尺寸、等电点和官能团）、样本性质以及预处理技术特点。Zr(IV)基MOFs因其对磷酸基团的强配位能力脱颖而出，如UiO-66-NH₂
能特异性识别糖磷酸盐和DNA磷酸骨架。有趣的是，通过乙酸调制可诱导介孔形成，使Zr-MOFs对β-酪蛋白磷酸肽的吸附容量提升至80 μg/mg。

配体工程是增强选择性的另一利器。Co(II)与2,5-二羟基对苯二甲酸配位形成的MOF-74，因其表面负电荷和亲水性，可选择性吸附免疫球蛋白G（效率达96%）而排除人血清白蛋白。混合配体策略更展现出独特优势，ZIF-8-90同时整合2-甲基咪唑的疏水性和咪唑-2-甲醛的亲水性，对呼气中烷烃和醇类的富集因子达8000-1700倍。

介孔结构的创新设计突破了传统微孔限制。通过碱刻蚀制备的中空UiO-66-NH₂
，其孔径扩展至8.9-102 nm，水接触角降至9.2°，使提取的N-糖肽数量从4种跃升至22种。类似地，酸蚀刻的ZIF-7中空结构将挥发性有机物的萃取平衡时间缩短50%。

功能化修饰与复合材料的多维协同

硼酸后修饰是获取特异性吸附的经典策略。PCN-333(Fe)经硼酸功能化后，可通过可逆的环状酯键选择性捕获核糖核苷（200 ng/mL检出限）。而MOF-74(Ni)修饰葡萄球菌蛋白G后，对IgG的纯化效率达93.5%。

复合材料设计兼顾功能与实用性。磁性复合材料简化了分离步骤，如SiO₂
包覆的UiO-67/Zr MPs可实现96孔板自动化操作。聚合物复合则解决了机械稳定性难题，聚己内酯/海藻酸锌微针贴片已成功用于小鼠间质液抗生素的活体监测。值得注意的是，层状双氢氧化物(LDH)与ZIF-8的复合使磷酸肽检测限低至0.1 fmol。

样本预处理技术的革新突破

分散式微萃取因操作简便占据主导，新型搅拌棒分散微萃取(SBSDME)结合PCN-250(Fe,Mn)实现了内分泌干扰物的高效富集。器件化是另一重要趋势：

• 管内生长技术：聚醚醚酮管经苯甲酸修饰后，可原位生长MIL-53(Al)涂层，用于尿液中雌激素检测（0.02-2 ng/mL）
• 创新构型设计：MOF涂覆的2 mL样品瓶，通过涡旋12.5分钟即可完成唾液双酚类分析
• 微流控整合：3D打印芯片结合磁性MOF，实现100 μL血液样本的高通量处理

临床转化的关键挑战

稳定性验证是临床应用的前提。研究表明，5M尿素清洗可保证MOF涂层装置50次重复使用。成本效益分析显示，Zr-MOF微萃取器件成本可控制在0.5欧元/个，远低于商业SPE柱(1-5欧元)。

未来发展方向应聚焦于：
1）人工智能辅助的MOF理性设计
2）绿色合成工艺开发（如水热法替代DMF溶剂）
3）活体采样设备的生物相容性优化
4）与质谱联用技术的深度整合

这些突破将推动MOF基材料从实验室研究向临床常规检测的跨越，为精准医疗提供新的技术支撑。