综述：金属有机框架基双模式生物传感器的机制与应用

这篇综述系统阐述了金属有机框架(MOFs)在双模式生物传感器中的创新应用，重点解析了其通过精确配位工程实现光-电化学信号协同输出、固有酶样/催化活性增强检测灵敏度、以及模块化设计整合信号转导功能的三大核心优势。文章全面覆盖了MOFs在生物分子、病原体、环境污染物检测中的突破性进展，并前瞻性探讨了稳定性优化和智能化发展等挑战。

　　

Abstract
面对日益复杂的检测场景，生物传感技术正从单模态向双模式系统演进。金属有机框架(MOFs)凭借其高比表面积、可调孔结构和多功能特性，成为双模式生物传感器的理想基底。其优势体现在：金属节点与配体的精确配位工程可实现光-电化学信号协同输出；固有酶样或光/电催化活性(如存在)可通过底物转化放大信号；模块化设计能同步整合信号转导与催化功能，建立强大的传感协同效应。该技术已成功应用于生物分子、病原体、生物毒素、农药、重金属及新兴污染物的检测。

Introduction
传统单模式生物传感器因单一信号输出的局限性，在复杂样本分析中面临选择性不足、灵敏度下降等问题。双模式生物传感器通过整合如比色/荧光(FL)、比色/电化学(EC)、光致电化学(PEC)/EC等互补信号，显著提升了检测性能。MOFs因其明确可调的结构、高孔隙率和丰富的催化特性，成为实现双模式信号输出的关键材料。其金属簇与有机配体间的电荷转移机制赋予本征光学活性和EC响应能力，而多级孔结构则优化了电子转移和分子识别过程。

Preparation of MOFs for dual-mode biosensing
MOFs的合成策略分为本征MOFs和MOF复合材料(如与纳米材料、小分子探针或生物分子杂化)。通过调控金属节点和配体组合，可精确设计具有特定光学/EC性质的MOFs。例如，含镧系元素的MOFs展现强荧光，而铁/钴基MOFs则具有优异电催化活性。

Signal output mechanisms
MOFs在双模式传感中的信号输出机制包括：作为直接信号元件输出FL/EC信号；通过酶模拟催化(如过氧化物酶样活性)转化底物产生比色/化学发光(CL)信号；或作为载体负载量子点(QDs)等纳米材料实现信号放大。特别值得注意的是，部分MOFs能同时具备光催化与电催化活性，在PEC/EC双模式检测中实现自校准功能。

Applications
在生物医学领域，MOF双模式传感器实现了葡萄糖、癌症标志物等的高灵敏检测。环境监测中，其对重金属(如Hg²⁺)、农药残留的检测限可达nM级。食品安全方面，该技术成功应用于黄曲霉毒素、沙门氏菌等危害因子的快速筛查。

Conclusions and Perspectives
当前挑战主要集中在MOFs的环境稳定性、抗干扰能力和批间重现性。未来需通过跨学科合作开发智能响应型MOFs、微纳集成系统，并推进实际样本验证。值得关注的方向包括：利用机器学习预测MOF结构-性能关系；开发可穿戴式双模式传感设备；探索MOFs在活体实时监测中的应用潜力。