基于染料/金属有机框架复合材料的可视化即时糖尿病呼气诊断技术开发

研究人员针对传统糖尿病呼气检测技术成本高、操作复杂等问题，开发了集成钴基MOF(Co-MOF-71)与百里香蓝/花青素的比色传感器。该传感器通过亲水性聚丙烯纤维基底实现2分钟内对丙酮(2.1 ppm)和氨气(2.4 ppm)的高灵敏度检测，在90%湿度下仍保持稳定，为糖尿病无创监测提供了便携式解决方案。

　　

糖尿病作为全球性健康威胁，其监测手段长期依赖血液检测，给患者带来诸多不便。虽然呼气中含有丙酮、氨气等特征性生物标志物，但现有GC-MS等检测技术存在设备昂贵、操作复杂等瓶颈。更令人困扰的是，传统比色传感器易受湿度干扰且稳定性差，难以满足临床需求。伊朗科学技术大学（Iran University of Science and Technology）的研究团队独辟蹊径，将金属有机框架(MOF)材料与比色传感技术相结合，开发出可集成于口罩的新型检测系统。

研究采用钴基MOF-71(Co-MOF-71)作为载体，通过1,4-苯二甲酸(BDC)配体构建具有CoO₆链的晶体结构，利用其高比表面积吸附百里香蓝(ThB)和花青素(AC)染料。关键技术包括：在亲水性聚丙烯(PP)无纺布上原位生长MOF晶体；通过静电作用和π-π堆积实现染料均匀负载；建立RGB色彩分析系统量化响应；使用实验室大鼠和人类呼气样本验证性能。

视觉糖尿病生物标志物测定
研究发现Co-MOF-71/ThB对丙酮呈现橙黄→深红的梯度变化，线性检测范围达9.3-187.38 ppm；Co-MOF-71/AC对氨气显示粉红→蓝紫转变，检测限低至2.4 ppm。在模拟呼气环境(90%湿度)中，RSD均<5%，证实其抗干扰能力。

结论
该研究创新性地将MOFs材料学优势与比色传感相结合，解决了传统技术对丙酮/氨气的交叉敏感性难题。通过染料吸附而非包埋的策略，既保护了发色团又增强了气体分子接触效率。特别值得注意的是，传感器在1个月储存后仍保持90%以上活性，且成本仅为传统方法的1/20。这种可穿戴式设计方案为代谢性疾病监测提供了新范式，被《Microchemical Journal》评价为"将实验室技术转化为大众医疗产品的典范"。

讨论
虽然该传感器在糖尿病筛查中展现出巨大潜力，但研究人员指出仍需扩大临床样本验证其普适性。未来通过调整MOF的金属节点(如将Co²⁺替换为Cu²⁺)，可能进一步拓展其在肺癌等其他呼气诊断领域的应用。这项工作为开发新一代居家健康监测设备提供了重要技术储备。