基于NH2-MIL-125(Ti)金属有机框架修饰硅微柱的"荧光开启"型双氯芬酸检测技术

本研究针对水体中药物污染物双氯芬酸(DCF)的检测难题，开发了一种基于NH2-MIL-125(Ti) MOF修饰硅微柱的光学传感器。通过紫外光刻和滴涂技术构建的传感平台，实现了0.07 μM的检测限和优异的选择性，其荧光"开启"机制源于吸收增强效应(ACE)和电子转移过程。该技术为复杂环境基质中的药物污染物监测提供了便携式解决方案。

　　

随着全球水环境中药物污染物的持续增加，双氯芬酸(Diclofenac, DCF)作为一种常见的非甾体抗炎药，已在污水处理厂下游和地下水体中被广泛检出。研究表明，当DCF浓度达到42 ng/L时即会对欧洲地下水体构成中等环境风险，其对淡水无脊椎动物可造成心脏应激耐受性降低和生殖功能障碍等危害。传统检测方法面临成本高、操作复杂等挑战，亟需开发便携、高灵敏的现场检测技术。

美国大学沙迦分校的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表创新研究，将NH₂-MIL-125(Ti)金属有机框架(MOF)与微机电系统(MEMS)技术相结合，开发出基于硅微柱的荧光"开启"型传感器。该研究通过紫外光刻技术制备硅微柱阵列，采用滴涂法实现MOF的均匀沉积，构建的传感平台对DCF表现出0.07 μM的检测限和0.989的线性相关系数。实际水样测试验证了其在复杂环境基质中的适用性，为水体药物污染监测提供了新范式。

关键技术方法包括：1)微波辐射法合成NH₂-MIL-125(Ti) MOF；2)紫外光刻和蚀刻技术制备硅微柱阵列；3)优化滴涂工艺实现MOF均匀沉积；4)荧光显微成像系统进行信号采集；5)采用阿联酋农业径流样本进行实际应用验证。

【XRD和FTIR】部分证实了MOF的晶体结构和功能基团特征，FTIR谱图中观察到的-NH₂和-COO^-振动峰为DCF识别提供了活性位点。【选择性】实验显示传感器对DCF的荧光响应强度显著高于萘普生和黄体酮等干扰物，证实了特异性识别能力。【与文献对比】表明该传感器性能优于基于多壁碳纳米管(MWCNT)和贵金属纳米颗粒的电极修饰方法。【实际样品分析】在pH 7.8、TDS>1200 mg/L的农业径流中仍保持准确检测能力，回收率达96.5-102.3%。

研究结论揭示，NH₂-MIL-125(Ti) MOF与DCF的相互作用通过吸收增强效应(ACE)和电子转移过程产生荧光"开启"响应。该传感器兼具微型化、低成本和高选择性优势，其创新性体现在：首次将MOF修饰硅微柱技术应用于DCF检测；开发了可规模化的滴涂沉积工艺；验证了实际环境水样的适用性。这项工作为发展现场水质监测设备提供了重要技术支撑，对预防药物污染物生态风险具有显著的环境和社会效益。