基于Fe-MOF@UiO-66纳米材料的比率荧光/比色双模式传感器用于尿酸超灵敏检测

为解决尿酸（UA）检测在疾病诊断中的关键需求，研究人员开发了一种基于MOF-on-MOF纳米材料（Fe-MOF@UiO-66）的双模式传感器，兼具比色和比率荧光检测功能。该传感器线性范围宽（0.2–250/200 μM）、检测限低（0.096/0.038 μM），并成功应用于血清和尿液样本分析。研究揭示了•OH和1 O2 为活性氧中间体，通过DFT计算和PCA模型验证了机制与临床价值，推动了多模式生物标志物传感技术的发展。

　　

尿酸（UA）作为嘌呤代谢的终产物，其浓度异常与痛风等疾病密切相关。然而，传统检测方法存在灵敏度不足或操作复杂等问题。为此，中国研究人员设计了一种创新性解决方案——基于MOF-on-MOF异质结构的双模式传感器。

研究团队通过外延生长法将棒状Fe-MOF负载于八面体UiO-66表面，构建了Fe-MOF@UiO-66纳米材料。该材料兼具类过氧化物酶（POD）活性和荧光特性，其催化效率（K_m
=0.311 mM，V_max
=10.81×10^-8
M/s）显著优于单一MOF。基于此开发的传感器实现了：1）比色模式（0.2-250 μM）和比率荧光模式（0.2-200 μM）的宽范围检测；2）超低检测限（0.038 μM）；3）特异性识别UA的能力。机制研究表明，UA经尿酸酶反应生成H₂
O₂
后，被Fe-MOF@UiO-66催化产生•OH（主要）和¹
O₂
（次要），进而通过静态猝灭机制（Stern-Volmer方程验证）和能量转移（DFT计算证实）实现信号转换。

关键技术包括：1）MOF-on-MOF异质结构合成；2）EPR检测活性氧物种；3）临床样本（痛风患者血清/尿液）验证；4）PCA构建疾病风险模型。

研究结果

1. 材料表征：TEM显示Fe-MOF@UiO-66呈现"核-卫星"结构，XPS证实Fe³⁺
   与Zr⁴⁺
   的协同作用增强电子转移。
2. 催化性能：稳态动力学分析显示其对H₂
   O₂
   的亲和力优于天然HRP。
3. 检测性能：实际样本回收率达97.3%-103.5%，与标准方法（HPLC）结果一致（R²
   =0.991）。
4. 疾病预测：PCA模型准确区分健康与高风险人群（灵敏度92.7%）。

结论与意义
该研究首次将MOF-on-MOF材料应用于生物标志物双模式检测，其优势在于：1）通过异质结构协同效应提升传感性能；2）整合纳米酶催化与荧光探针功能；3）为痛风早期诊断提供新工具。论文发表于《Analytica Chimica Acta》，推动了多功能纳米材料在临床检测中的应用。