《Sensors and Actuators B: Chemical》：Harnessing Blue-Violet Photoredox Catalysis to Drive ROMP for Trace Biosensing
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•双分子O-ROMP技术实现了超灵敏的miRNA检测。•DCN/BP技术通过抑制BET效应实现了无金属聚合。•该生物传感器的检测限达到26.9 aM。•光控O-ROMP传感器在人血清中表现出优异的选择性。引言环开环复分解聚合（ROMP）在聚合物合成中起着重要作用，因为它具有活性聚
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双分子O-ROMP技术实现了超灵敏的miRNA检测。
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DCN/BP技术通过抑制BET效应实现了无金属聚合。
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该生物传感器的检测限达到26.9 aM。
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光控O-ROMP传感器在人血清中表现出优异的选择性。
引言
环开环复分解聚合（ROMP）在聚合物合成中起着重要作用，因为它具有活性聚合特性、快速的链增长动力学以及对各种官能团的优异耐受性[1]、[2]、[3]。传统的ROMP通常依赖于过渡金属卡宾催化剂（如钌或钼），通过反复的[2+2]环开环复分解循环来实现快速链增长[4]、[5]、[6]。然而，将传统ROMP应用于生物分析存在诸多挑战：残留的金属催化剂可能干扰生物信号传导并导致不可预测的生物毒性；此外，催化剂的高成本和合成复杂性进一步限制了其在生物传感和临床诊断中的大规模应用[7]、[8]、[9]。总的来说，这些问题是将传统ROMP扩展到生物传感的主要障碍。
有机光还原催化提供了一种克服这些限制的新方法[10]、[11]。与传统的热或化学引发的反应不同，有机光还原反应涉及有机光敏剂的光激发以产生激发态，然后从激发态向底物转移单电子（SET），生成具有独特反应性的自由基离子中间体。这一过程的最大优势在于可以通过开关光源来精确控制聚合的时间动态，同时完全避免使用过渡金属，从而从根本上消除金属残留污染的风险[12]。在众多适合光还原反应的底物中，富含电子的乙烯醚因具有较低的氧化潜能而受到关注。在单电子氧化条件下，乙烯醚可以被氧化为相应的自由基阳离子，其反应路径高度依赖于反应条件：在亲核试剂浓度较低时，自由基阳离子倾向于与中性乙烯醚二聚，随后通过分子内亲核攻击生成α-氧自由基。这种级联反应机制促进了后续的链增长[13]、[14]。
基于这些原理，本研究提出了一种有机光还原介导的ROMP（O-ROMP）策略。以环戊二烯基铁茂（CFc）作为聚合单体，光生成的α-氧自由基攻击CFc形成[2+2]环加成中间体。随后，环的开环释放了环应变，生成了新的自由基活性中心，从而实现逐步的链增长。与传统金属催化的ROMP不同，O-ROMP完全通过自由基途径进行，结合了有机光还原反应的可控性与ROMP的高效率。该反应严格依赖于光，实现精确的“开光/关光”控制[15]、[16]。
O-ROMP的效率和可控性高度依赖于光还原催化系统的设计。虽然已经探索了无金属光ROMP策略用于miRNA检测，但它们通常依赖于直接氧化引发剂的单分子光敏剂。相比之下，这里报道的DCN/BP双分子设计引入了BP作为电子介质，实现了不同的间接氧化途径。尽管单分子光敏剂系统设计简单，但当激发态光敏剂直接与底物相互作用时，往往会遭受快速的反电子转移（BET），导致活性中间体寿命短暂，阻碍了有效的链增长。例如，尽管DCN的激发态可以直接氧化乙烯醚生成自由基阳离子，但DCN•?与自由基阳离子之间的BET显著抑制了后续反应[17]、[18]、[19]。为了解决这一限制，我们构建了一个DCN/BP双分子光还原系统。在405纳米蓝紫色光照射下，DCN/BP双分子系统产生BP•+作为活性氧化剂，进而氧化APVE。实验观察到的光依赖性聚合证实，在反应条件下存在光引发途径。随后，BP•+作为强氧化剂将电极结合的氨基丙基乙烯醚（APVE）氧化为APVE•+。这种双分子设计通过BP的介导实现了光激发和底物氧化步骤的时空分离，有效抑制了BET，同时利用APVE•+在后续ROMP中的不可逆消耗来推动反应进行。与传统的光敏剂（如钌双吡啶复合物或吖啶盐）相比，DCN/BP双分子系统结合了适当的氧化能力、优异的光稳定性以及完全无金属的特性，为生物分析应用提供了独特优势[17]、[20]。
基于这种双分子光还原介导的O-ROMP信号放大策略，我们开发了一种蓝紫色光控制的电化学传感器，用于超灵敏检测miRNA-320b。miRNA-320b在ESCC患者的血清外泌体中显著过表达，并与淋巴结转移密切相关。然而，其低丰度和在生物样本中的易降解性对检测方法的灵敏度提出了极高的要求[21]、[22]。该策略的核心在于结合乙烯醚自由基阳离子的串联反应机制与ROMP的高效链增长能力，在有机光还原条件下实现无金属信号放大。同时，DCN/BP双分子系统的设计通过抑制BET和利用自由基消耗来推动反应，确保了光引发过程的效率和可控性。这种方法为miRNA检测提供了一个结合灵敏度和生物相容性的新平台。其模块化设计也为将该方法扩展到其他癌症生物标志物的检测奠定了基础，为O-ROMP在生物分析中的应用提供了新的见解。
章节片段
材料和设备
本研究中使用的miRNA-320b、单错配RNA（sm-RNA）、三错配RNA（tm-RNA）、miRNA-21和miRNA-126均购自上海 sangon Biotech Co., Ltd.。研究中使用的序列显示在表S1中。联苯（BP）、环戊二烯基铁茂（CFc）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（3-MPTMS）和氨基丙基乙烯醚（APVE）购自上海Macklin Biochemical Technology Co., Ltd.
蓝紫色光控O-ROMP的反应机制
本研究采用O-ROMP策略有效地将电活性信号单元引入传感界面。聚合过程依赖于光还原催化、单电子转移和环应变驱动的环开环，如方案1B所示。在405纳米光照下，DCN/BP双分子系统生成BP•+，它扩散到电极并氧化预固定的引发剂APVE，产生APVE•+，同时BP被再生，完成光催化过程
结论
本研究开发了一种基于蓝紫色光调控的双分子O-ROMP系统的电化学传感器，用于超灵敏检测ESCC生物标志物miRNA-320b。该策略的核心创新在于设计了DCN/BP双分子光还原系统，其中DCN作为光敏剂，BP作为电子介质，将光激发与底物氧化解耦。DCN/BP系统在405纳米光照下生成BP•+，然后作为
CRediT作者贡献声明
徐金元：软件、方法学、形式分析、数据管理。周世进：撰写 – 原稿撰写、软件、方法学、研究、形式分析、概念化。张学哲：研究。孔金明：撰写 – 审稿与编辑、验证、资源获取、概念化。张凤红：软件、方法学、形式分析、数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系
致谢
本研究得到了国家自然科学基金会（批准号21974068）和深圳市科技计划（批准号KQTD20221101093605019）的资助。
周世进|徐金元|张凤红|孔金明|张学哲
