综述：基于金属有机框架的适配体传感器在乳腺癌早期诊断中的应用

这篇综述系统阐述了金属有机框架(MOFs)与适配体(aptamer)结合在乳腺癌早期诊断中的前沿进展。文章重点分析了MOFs材料的高比表面积、可调孔隙结构和优异生物相容性等特性，及其在电化学(ECL)、荧光(Fluorescence)和比色(Colorimetric)传感器中的应用，详细比较了单生物标志物(HER2)和多标志物(ER/PR/Ki-67)检测策略的灵敏度(LOD达fg/mL级)。

　　

引言

乳腺癌作为全球女性最高发的恶性肿瘤，2020年新增病例达220万例。传统影像学和活检技术难以捕捉早期微小病灶，而金属有机框架(MOFs)凭借超高比表面积(>1000 m²/g)和可功能化孔隙的特性，为高灵敏度生物传感器开发提供了新思路。特别是MOFs与核酸适配体的结合，通过特异性识别乳腺癌标志物如HER2、ER等，将检测限推进至fg/mL级，为癌症早期筛查带来突破。

MOF-适配体传感器检测肿瘤标志物

单标志物检测

锆基MOF(Zr-MOF)构建的电化学发光传感器对HER2的检测限达0.2 fg/mL，其原理是利用Zr⁴⁺与磷酸化适配体的强配位作用固定识别元件。而铁钴MOF(Fe-Co-MOF)纳米片通过荧光共振能量转移(FRET)实现HER2检测(6.67 pg/mL)，其二维结构使表面积增加3倍。最引人注目的是锑量子点修饰的ZIF-67复合材料(AMNFs@ZIF-67)，通过方波伏安法(SWV)将检测灵敏度提升至4.853 fg/mL，相当于每毫升血清中仅需捕获数个目标分子。

多标志物同步检测

铜基MOF(Cu-Uio-66)通过磁珠分离技术，首次实现HER2、ER、PR和Ki-67四联检测，临床样本准确率达87.5%。其中双信号设计尤为巧妙：甲基蓝(MB)和四甲基联苯胺(TMB)被封装在MOF孔道中，当适配体与标志物结合时触发"门控效应"释放信号分子。钴基MOF(Co-MOF/ZIF-8)则通过原位电合成技术在ITO电极上构建纳米薄膜，同步检测HER2(3.8 fg/mL)和ER(6.8 fg/mL)，其抗干扰能力使血清样本检测变异系数<5%。

检测方法学进展

电化学技术

差分脉冲伏安法(DPV)在碳纳米纤维/Cu-MOF复合电极上实现microRNA-155检测(0.08 fM)，其线性范围跨越6个数量级。而方波伏安法(SWV)结合MOF-on-MOF纳米酶，通过DNA步行者放大信号，可检测5个/mL的循环肿瘤细胞(CTCs)，较传统PCR技术灵敏度提高100倍。

荧光技术

金纳米颗粒@聚多巴胺@Uio-66核壳结构(Au@PDA@Uio-66)展现出独特优势：通过FRET和光诱导电子转移(PET)双重机制，HER2检测限降至5 pg/mL。pH响应型ZIF-8更创造性地将荧光分子香豆素(COU)封装于孔隙，在碱性环境中"开关式"释放信号，灵敏度达0.5 pg/mL。

比色技术

Cu-MOF/磁珠构建的三模式传感器，通过催化TMB显色反应，肉眼即可判断10 pg/mL的HER2。而"仿生章鱼"传感器(Uio-67-Apt@MB)整合了比色、荧光和电化学检测，其八爪结构显著增加适配体负载量，全血检测限突破0.5 fg/mL。

挑战与前景

MOF材料在生理环境中的稳定性仍是瓶颈，如ZIF-8在pH<5时会迅速降解。最新研究通过稀土掺杂(如Ce³⁺)和碳层包覆可将稳定性延长至30天。人工智能辅助的适配体筛选技术，使新一代MOF传感器对HER2的亲和力提升10³倍。值得关注的是，中科院团队开发的SiO₂@Co-Fe-MOF纳米马达，能主动捕获血液中的CTC，为液态活检提供新工具。

结论

MOF-适配体传感器将乳腺癌诊断推进至分子水平，其模块化设计允许根据临床需求组合不同检测模式。未来通过智能材料与微流控芯片的整合，有望开发出自驱动、可穿戴的早期诊断设备，实现从实验室到床旁(POCT)的革命性跨越。