双发射铕金属有机框架荧光传感器高灵敏度检测炭疽生物标志物的研究

为解决炭疽生物标志物2,6-吡啶二羧酸（DPA）检测灵敏度不足的问题，山东大学研究人员开发了一种基于双发射铕金属有机框架（EuMOF）的比率荧光传感器。该传感器通过配体与Eu3+的协同发光机制，实现了DPA的裸眼可视化检测，检测限达330 nM，为生物安全监测提供了新方法。

　　

炭疽病是由炭疽杆菌（Bacillus anthracis）引发的致命感染，其孢子中含有的2,6-吡啶二羧酸（DPA）是诊断关键标志物。现有检测技术如PCR和HPLC存在操作复杂、成本高等缺陷，而传统荧光探针易受环境干扰。针对这一难题，山东大学团队创新性地设计了一种双发射铕金属有机框架（EuMOF）传感器，相关成果发表于《Microchemical Journal》。

研究采用水热法合成以2-氨基对苯二甲酸（BDC-NH₂）和1,10-菲啰啉（phen）为配体、Eu³⁺为节点的EuMOF。通过SEM/TEM表征其450 nm空心球结构，利用XPS确认Eu元素价态。关键实验技术包括比率荧光光谱分析、竞争性配位实验及实际样本回收率测试。

表征结果
EuMOF在443 nm（配体发射）和621 nm（Eu³⁺发射）处呈现双峰。DPA通过羧基氧取代配位水分子，触发"天线效应"：Eu³⁺荧光增强8.3倍，配体荧光因内滤效应（IFE）淬灭，形成特异性比率响应。

检测性能
传感器对DPA的线性范围为0.5-100 μM，检测限330 nM，优于多数文献报道。选择性实验显示，10倍浓度的GSH、氨基酸等干扰物仅引起<5%信号波动。实际水样加标回收率达97.3%-103.6%，验证了实用性。

机制解析
同步辐射EXAFS证实DPA与Eu³⁺形成[Eu(DPA)(H₂O)₄]⁺配合物。TD-DFT计算揭示DPA的π→π*跃迁能级与Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁匹配，能量转移效率达68%。

该研究开创性地将MOF结构可调性与稀土发光特性结合，实现了三大突破：首次利用配体/Eu³⁺双发射构建自校准系统；通过色度变化建立裸眼检测方案；为MOF材料在生物反恐领域的应用提供新范式。Rong-Mei Kong团队的工作不仅解决了现场检测的技术瓶颈，其"配体-金属"协同敏化机制更为设计多功能荧光探针指明了方向。