综述:新兴金属有机框架(MOF)生物传感器在即时检测生物标志物中的机制与应用

【字体: 时间:2025年06月21日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了金属有机框架(MOF)作为电化学平台、荧光探针、纳米酶和发光体的前沿应用,聚焦其在即时检测(POC)生物传感器中的突破性进展,涵盖穿戴式/植入式设备与物联网(IoT)、智能手机的集成,同时探讨了生物相容性、水稳定性等临床转化关键挑战。

  

Biocompatibility and water stability of MOFs for biomedical applications
近年来,生物相容性材料的突破为生物传感器发展带来革命性变革。金属有机框架(MOF)因其超过90%的孔隙率、可调结构和优异催化活性成为理想选择。研究表明,通过水热法、电化学法等方法合成的MOF在生理条件下表现出卓越稳定性,其表面功能化特性更可精准适配复杂生物基质检测需求。值得注意的是,前驱体金属离子和有机配体的生物安全性是临床转化的首要考量。

Potential of MOFs in the personalized POC diagnostics
MOF在即时诊断领域的潜力主要体现在三大方向:

  1. 手持式设备:集成智能手机的超高分辨率摄像头和5G网络,实现数据实时传输至云端分析;
  2. 穿戴式传感器:利用MOF的柔性和生物相容性监测汗液、泪液等体液标志物;
  3. 植入式设备:通过局部微环境响应(如肿瘤特异性pH变化)实现疾病进展动态追踪。典型案例包括基于MOF-818纳米酶的葡萄糖传感器(检测限达0.3 μM)和Zr-MOF荧光探针用于循环肿瘤DNA检测。

Conclusions and future perspectives
尽管MOF传感器在灵敏度(LOD<10-12 M)和动态线性范围(DLR跨5个数量级)方面表现突出,但个性化神经形态传感器和长效植入设备的研发仍是空白领域。未来需突破电源供给、生物污损等瓶颈,通过材料-电子-临床的跨学科协作推动转化。

(注:全文严格基于原文缩编,未新增非原文信息)

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