《Journal of Chromatography A》：Engineered metal organic frameworks-assisted LDI MS for metabolic analysis in
in vitro diagnosis: From functional design to applications
编辑推荐：
•全面综述了用于 LDI MS 代谢分析的工程化 MOFs 基质的方法。•总结了最近使用工程化 MOFs 基质的靶向和非靶向 IVD 应用。•讨论了工程化 MOFs 辅助 LDI MS 用于 IVD 的优点/缺点/未来方向。引言在体外诊断（IVD）中，生物流体中小分子（代谢物
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全面综述了用于 LDI MS 代谢分析的工程化 MOFs 基质的方法。
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总结了最近使用工程化 MOFs 基质的靶向和非靶向 IVD 应用。
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讨论了工程化 MOFs 辅助 LDI MS 用于 IVD 的优点/缺点/未来方向。
引言
在体外诊断（IVD）中，生物流体中小分子（代谢物、药物和疾病生物标志物）的高通量和高度敏感检测对于疾病筛查和治疗监测至关重要 [1,2]。然而，这些小分子通常以低丰度存在于复杂的生物样品中，且容易受到背景干扰，这对检测方法提出了极高的灵敏度和特异性要求 [3]。激光解吸/电离质谱（LDI MS）凭借高通量、快速分析和高灵敏度的优势，成为 IVD 中小分子分析的一个极具前景的分析平台 [[4], [5], [6]]。然而，LDI MS 在小分子检测方面的一个主要瓶颈是传统有机基质产生的高背景噪声 [7]，这严重掩盖了低质量区域的信号。
纳米材料具有强大的结构稳定性，可作为替代基质有效克服有机基质的局限性 [[8], [9], [10]]。其中，金属有机框架（MOFs）由于具有特定的高孔隙率和大比表面积，被认为是一种极具前景的新型基质 [11,12]。然而，未改性 MOFs 基质的基质往往存在光吸收效率不足、电导率低和能量转移效率差的问题，这严重限制了复杂样品中分析物的检测灵敏度 [13]。因此，迫切有必要开发合适的调控策略，以改善 MOFs 基质的物理化学性质，用于 LDI MS 中小分子的检测。
工程化 MOFs 策略可以控制设计和精确调控 MOFs 基质的物理化学性质，从而有效辅助 LDI MS 中小分子的富集、解吸/电离。功能性有机配体可以精确调控 MOFs 的化学微环境，增强基质表面对目标分析物的亲和力和选择性富集能力 [14,15]。金属节点调控通过改变能带结构和活性位点分布，优化了 MOFs 的光吸收效率和电荷转移 [16,17]。此外，复合材料的构建 [18,19] 或衍生化 [[20], [21], [22]] 可以协同提高激光能量利用效率、电荷转移和光热转换，从而大大提高 LDI MS 对小分子检测的灵敏度和选择性。因此，工程化 MOFs 辅助 LDI MS 有望应用于临床代谢分析并实现精准的 IVD。
目前，在 LDI MS 的 MOFs 基质的研究方面已有许多相关工作 [23,24]。然而，关于 MOFs 基质用于 IVD 的工程化策略的系统综述仍然有限。在此，我们首次系统总结了工程化 MOFs 基质在 LDI MS 分析中用于分析物富集和解吸/电离的设计原则，旨在为未来高性能 MOFs 基质的开发提供新见解。此外，本文综述了工程化 MOFs 基质用于小分子富集和检测的最新调控策略。（图 1）。最后，我们讨论了工程化 MOFs 辅助 LDI MS 在靶向和非靶向 IVD 研究中的应用以及未来研究中的关键挑战。本综述旨在激发 LDI MS 中 MOFs 基质的进一步发展，并促进纳米材料在临床精准诊断中的应用。
章节摘要
工程化 MOFs 作为 LDI MS 中高性能分析物富集和解吸/电离基质的设计原则
具有可调物理化学性质的工程化 MOFs 作为 LDI MS 的高级基质，通过协同提高富集、解吸/电离能力，显著增强了复杂样品中小分子检测的选择性和灵敏度（图 2）。
用于有效富集分析物的工程化 MOFs 基质：在 IVD 中，目标分析物的检测面临着低浓度和强背景干扰的挑战。因此，样品
基于工程化 MOFs 的基质
基于设计原则，已报道了用于 LDI MS 中小分子检测的工程化金属有机框架（MOFs） [23,37]。在本综述中，“工程化”一词被广泛使用，包括任何偏离原始框架的改性（从合成变化到后合成处理）。本节系统地概述了当前工程化 MOFs 中用于增强检测通量和灵敏度的调控策略，用于
工程化 MOFs 作为基质在 IVD 中的应用
工程化 MOFs 基质在生物流体（如血液、尿液）中检测靶向和非靶向代谢物方面具有潜力 [64]。通过表面化学的功能化，MOFs 基质可以实现对特定目标代谢物的高度选择性富集。同时，大比表面积和高可调孔径赋予 MOFs 基质非靶向捕获能力，能够高效吸附生物流体中各种未知的代谢物。
结论与展望
LDI MS 凭借其高通量、高灵敏度和快速分析速度，在 IVD 中显示出巨大潜力。面对小分子检测，作为能量转移和分析物解吸/电离的核心载体，基质的性能直接影响 LDI MS 的效率。近年来，MOFs 以其高度可调的晶体结构、大比表面积、可调孔径和丰富的表面化学性质，脱颖而出成为 LDI 的新基质
CRediT 作者贡献声明
Pei Congcong: 形式分析、调查、资金获取、写作 – 初稿。Zhang Yihan: 调查。Hua Tianyu: 调查。Cao Hanbing: 调查。Xiong Manxin: 调查。Yin Dan: 数据整理。Peng Zifang: 数据整理。Zhang Wenfen: 数据整理。Zhang Shusheng: 项目管理。Zhang Yanhao: 写作 – 审阅和编辑、概念化、资金获取、监督。
CRediT 作者贡献声明
Pei Congcong: 写作 – 初稿、调查、资金获取、形式分析。Zhang Yihan: 调查。Hua Tianyu: 调查。Cao Hanbing: 调查。Xiong Manxin: 调查。Yin Dan: 数据整理。Peng Zifang: 数据整理。Zhang Wenfen: 数据整理。Zhang Shusheng: 项目管理。Zhang Yanhao: 写作 – 审阅和编辑、监督、资金获取、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能会影响本文中报告的工作。
致谢
我们感谢国家自然科学基金（22504131 和 22576191）和河南省自然科学基金（242300420747）。
Congcong Pei|Yihan Zhang|Tianyu Hua|Hanbing Cao|Manxin Xiong|Dan Yin|Zifang Peng|Wenfen Zhang|Shusheng Zhang|Yanhao Zhang
