MOFs在电化学电化学发光免疫分析中的应用

背景介绍本文综述了近年来不同类型的基于MOFs纳米材料的电化学/电化学发光(ECL)免疫传感器的制备及其在免疫分析中的检测应用。MOFs不仅可以作为电极表面修饰的基底、信号探针(包括电活性标记分子和电化学发光发光标记探针)、催化活性标记物，还可以作为负载各种生物分子、纳米材料的载体，最终可用于灵敏的电化学和ECL检测。此外，本综述还讨论了未来发展功能化MOF纳米材料的挑战和机遇，并为未来设计和制造基于MOFs的高性能免疫传感器提出了一些指导性意见。设计和研制具有超灵敏、高精度、选择性好的免疫传感器对于疾病的早期诊断和筛查，以及疾病治疗过程的监测具有十分重要的意义。其中，电化学免疫分析法和电化学发光免疫分析法，因它们具有稳定性好、灵敏度高、线性范围宽、可控性好等优点而备受关注，已成为当前的研究热点之一。金属有机框架(MOFs)作为一类新型的多孔晶体材料，由于其具有比表面积大、化学稳定性好、孔径和纳米级骨架结构可调节等优点，在电化学和ECL免疫传感器的制备中得到了广泛的应用。MOFs不仅可以作为固定生物识别分子的敏感平台，还可以用于富集痕量分析物和信号分子来放大分析信号，提高电化学或ECL免疫分析的灵敏度。目前，科研人员已合成各种各样具有不同性能和形貌的MOFs纳米材料，并用于开发高性能的电化学免疫传感器和ECL免疫传感器。近年来，基于MOF复合材料的兴起，大量论文将MOFs材料用于电化学应用。因此，本文重点介绍近年来基于MOF材料的电化学免疫分析技术的发展，包括单个免疫传感平台和多功能免疫传感平台。此外，还综述了MOFs在ECL免疫分析领域的研究进展。最后，本文对电化学和ECL免疫传感MOF平台的发展及其潜在的临床应用前景进行了展望。MOFs是一类极具吸引力的结晶多孔材料，丰富了电化学和ECL免疫传感器的设计多样性，在免疫检测中具有重要意义，引起了学术界的广泛关注。研究表明，生物功能化MOF纳米复合材料在扩增免疫识别事件的电化学和ECL信号方面的广泛性，可以显著改变与生物标志物含量相关的电化学或ECL信号。迄今为止，基于MOF材料的电化学和ECL免疫传感器的不同设计和制造策略如下所述。

图文解析

（1）作为发射器或电活性标签与抗体连接，获得ECL或电化学信号。Fig.1.

PreparationofNiFecomplex/Ab1/BSAbioconjugate(A),Ab2/LMOFs/BSAbioconjugate(B),andformationrouteofthesuggestedsignal-enhancedECLmodel(C).Workingcurve(D)ofthesignal-enhancedECLdetectionmodelfordifferentconcentrationsofcyfra21-1(0.00500,0.0100,0.100,0.500,1.00,5.00,10.0,20.0,50.0,and100ngmL−1).Selectivity(contentofcyfra21-1andotherinterferentswere10.0and100ngmL−1,respectively;(E)oftheECLdetectionmodel.（2）作为生物分子(如抗体和酶)、纳米粒子(如AuNPs和AgNPs)、电活性/ECL探针和信号分子(如金属离子、发光分子和电活性分子)的载体。Fig.2.

(left)Constructionstepsandmechanismofimmunosensor.(right)SWVresponsesofimmunoassayforCA72-4in1mMPBS(pH7.5)atconcentrationsfrom1.00mUmL-1

to10.0UmL-1(A);Calibrationplot(B)betweenSWVpeakcurrent(0.18Vvs.Ag/AgCl)andlogarithmvaluesofCA72–4concentrations(theerrorbarsarestandarddeviationsfor

n

=3).（3）作为诱导CdS纳米颗粒沉积的催化剂。Fig.3.

Aschematicdiagramofimmunosensorconstruction(A)andpreparationofCdS@Zn-BTCmodifiedelectrode(B).（4)作为H2O2、氧、AA等催化还原反应的高效催化标记物。

Fig.4.

Schematicillustrationofpreparationprocessofimmunoprobes(A)andcascadecatalysis-initiatedradicalpolymerizationtriggeredsignalamplificationforelectrochemicaldetectionofCA15-3(B).(C)EISresponseofelectrochemicalbiosensorfortargetCA15-3fromblankto100UmL-1

inbuffersolution.(D)Thecalibrationcurveofresistancevaluesvs.theconcentrationsofCA15-3inbuffersolution(■)andhumanserum(●).总结与展望本文综述了不同类型的基于MOF纳米材料的电化学/ECL免疫传感器的制备及其在免疫分析中的检测应用。要获得更高效的基于MOF材料的免疫传感器，我们仍然面临着一些挑战。首先，由于MOFs的导电性较差，在电极表面修饰时会限制电子转移，导致电化学或ECL信号降低。为了获得灵敏度高、精度高的免疫传感器，可以将导电MOFs应用于提高电子传递效率。其次，由于缺乏具有足够催化活性的水稳性MOFs，在传感、治疗或成像方面的应用受到了很大的阻碍。为了在这些应用中实现高性能，探索构建水稳性MOF的新策略已成为MOF研究领域的一个重要方向。第三，抗体或酶分子在MOFs特定位点上的有效和精确固定仍然是一个挑战。因此，需要系统地研究其修饰基团及其形状和尺寸的控制方法，以提高活性区域、功能化效率和准确性。最后，基于MOF材料的电化