基于锌基金属有机框架碳点阵列原位催化铜沉积的高灵敏度电化学免疫传感器开发及其在SARS-CoV-2检测中的应用

本文报道了一种创新电化学免疫传感策略：以锌基金属有机框架（Zn-MOF）为模板合成碳点阵列（CDs@Zn-MOFs），结合原位铜沉积技术显著放大电化学信号。该传感器对SARS-CoV-2抗原和免疫球蛋白G（IgG）的检测限分别达250.0 fg mL?1和63.1 pg mL?1，具有操作简便、信号放大能力强等特点，为生物标志物超灵敏检测提供了新方案。

　　

Highlight

本研究开发了一种基于锌基金属有机框架（Zn-MOF）模板合成碳点阵列（CDs@Zn-MOFs）并结合原位铜沉积放大信号的灵敏电化学免疫传感器。以SARS-CoV-2和免疫球蛋白G（IgG）为模型靶标，所构建的传感器展现出卓越的检测性能。

Results and discussion

如方案1A所示，首先通过溶剂热法使用Zn(NO₃)₂和有机配体1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）合成Zn-MOFs。在MOF构建过程中，DMF不仅作为溶剂，其弱碱性还促进H₃BTC去质子化。每个Zn²⁺可与四个BTC^3?配位，形成协调的[Zn(COO)₄]^2?单元并构建三维框架。随后，葡萄糖分子通过真空浸润负载到Zn-MOFs中（形成Glu@Zn-MOFs），并在氮气氛下200°C加热2小时，最终生成结构规整的碳点阵列（CDs@Zn-MOFs）。这些超小且尺寸均一的碳点具有多羟基结构，能有效吸附铜离子并在抗坏血酸（AA）还原下产生大量铜沉积，从而在电极表面形成Cu⁰，显著增强电化学信号。

Conclusion

总之，我们开发了一种以CDs@Zn-MOF为标记物的灵敏分析平台，用于SARS-CoV-2和IgG的检测。该平台利用MOF模板低温煅烧葡萄糖合成碳点阵列，其多羟基结构可催化铜沉积反应，大幅放大电化学信号。该方法操作简单、响应易于获取，在生物检测领域展现出广阔应用前景。