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生物分子的特異、靈敏檢測一直以來都是生命分析化學領域十分關注的課題。熒光生物傳感技術具有高靈敏和易操作等優(yōu)點，在生物分析、醫(yī)療診斷、疾病監(jiān)測等領域展示了潛在應用價值。近年來，二維納米材料（如氧化石墨烯、二硫化鉬等）和功能核酸等研究領域的發(fā)展，為構建新穎的熒光生物傳感技術提供了全新的設計思路和平臺。其中，二維金屬有機骨架材料（Metal-organic frameworks，MOFs）是由金屬離子與有機配體配位構筑而成的一種具有特殊性質的納米尺寸骨架材料，它們顯示了迷人的框架結構和高比表面等特點，可應用于分子傳感等諸多領域。而MOF 納米片因邊緣存在未完全配位的金屬離子或配體而帶有一定的電荷，在設計基于MOF 納米片探針的生物分子傳感器時將扮演著重要的角色。

    近年來，南京大學化學化工學院夏興華課題組在二維納米材料性質以及在光電化學分析等方面的應用方面開展了深入的研究，取得了系列成果（Journal of the American Chemical Society 2015, 137, 7365-7370；Analytical Chemistry 2015, 87, 6828-6833；Nature Communications 2014, 5：5285；Analytical Chemistry2014, 86, 2711-2718；Small 2014, 10, 706-716.）。近期，他們首次闡述了MOF 納米片的荷電性對熒光生物傳感性能的獨特影響。該工作制備了一系列鑭系MOF 納米片（圖1），并分別與熒光分子標記的核酸適體組裝成可生物降解的熒光傳感器。他們發(fā)現(xiàn)，MOF-Ln 納米片邊緣未完全配位的金屬離子對該傳感器的熒光猝滅和恢復具有重要的調控作用（圖2）?；诖税l(fā)現(xiàn)，他們設計制備了基于MOF-Ln 納米片的雙色熒光傳感器，以ATP作為分析目標，通過熒光顏色的變化，觀察到了ATP 在單細胞中的精細分布（圖3）。該雙色熒光傳感方法可有效避免假陽性結果的出現(xiàn)，能更真實地反映出生物分子在細胞內部的分布或濃度變化。

    該工作最近發(fā)表于NPG Asia Materials (2017, DOI: 10.1038/am.2017.1037)，論文第一作者為博士后王懷松。該工作得到國家自然科學基金面上項目（21275070, 21275071, 21327902 和 21635004）和國家973基礎研究項目（2012CB933800）等支持。

圖1. MOF-Ln nanosheets的結構（A）、SEM圖（B）、AFM圖以及電子衍射圖（C）。

圖2. MOF-Ln nanosheets對熒光分子的熒光猝滅行為。

圖3. 單細胞中ATP的雙色熒光傳感及定量。