双仿生功能化纸芯片构建快速精准的多模式传感平台及其在雌激素检测中的应用

为解决传统纸基微流控分析装置(PAD)在复杂检测条件下稳定性差、天然受体特异性不足的问题，研究人员开发了集成纳米酶(Ru/Hemin-MOGs)与分子印迹聚合物(MIPs)的双仿生传感芯片。通过化学发光-比色双模式检测技术，实现了对马尿中雌酮(E1)的宽线性范围(0-160 mg/L)和高灵敏度检测(LOD 0.53-0.74 mg/L)，为激素监测提供了便携式解决方案。

　　

雌激素检测在临床医学和畜牧业中具有重要意义，尤其是妊娠马尿中雌酮(E1)含量直接关系到药用马尿的质量标准。然而，传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)和酶联免疫吸附试验(ELISA)依赖大型仪器，难以满足现场快速检测需求。纸基微流控分析装置(PAD)虽具有便携优势，但天然受体的稳定性和特异性不足制约其应用。

四川大学的研究团队创新性地将金属有机凝胶(MOGs)与分子印迹技术相结合，在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表研究成果。他们设计了一种双仿生纸芯片：首先在纤维纸上原位合成具有类酶活性的钌/血红素-金属有机凝胶(Ru/Hemin-MOGs)，再修饰以E1为模板的分子印迹聚合物(MIPs)，构建出兼具催化放大和特异性识别的Paper@MOGs@MIPs传感平台。关键技术包括：1) Ru/Hemin-MOGs的溶剂热合成；2) APTES介导的纸纤维表面氨基化修饰；3) EDS/NHS活化共价偶联；4) 基于3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)和鲁米诺的双模式信号读出。

【Synthesis of Ru/Hemin-MOGs】
通过优化配比合成钌-血红素杂化材料，PDA配体与RuCl₃/Hemin在DMSO中自组装形成多孔凝胶，其丰富的羧基为后续功能化奠定基础。

【Sensing platform and detection principle】
芯片通过MIPs特异性捕获E1分子，改变Ru/Hemin-MOGs对TMB/鲁米诺的催化效率，产生浓度依赖的颜色变化(比色模式)和化学发光强度变化，智能手机即可完成信号采集。

【Conclusions】
该研究突破传统PAD的局限：检测范围覆盖0-160 mg/L，较ELISA提升3个数量级；双模式结果相互验证，准确率提高40%；在马尿样本检测中回收率达92-107%。这种将仿生催化与分子识别相结合的策略，为POCT(即时检测)设备开发提供了新思路，可拓展至其他激素或小分子检测领域。

研究得到国家自然科学基金(82204335)和深圳市可持续发展专项(KCXFZ20230731094701003)支持，通讯作者Yingchun Li团队在功能材料医学应用领域持续创新。论文首次证明MOGs-MIPs协同作用可同时提升传感性能的灵敏度和特异性，这种"仿生酶+仿生抗体"的设计范式为跨学科研究提供了重要参考。