近日，我院光电功能材料及器件研究所以“Neocuproine boosting catalytic activity of copper-based metal-organic frameworks for sensitive colorimetric immunosensor（基于新亚铜试剂增强铜基金属有机框架催化活性的高灵敏比色免疫传感器）”为题在生物传感领域国际著名期刊《Biosensors and Bioelectronics》（中科院一区TOP，影响因子10.5）上发表论文。我院教师李丹为第一作者，赵勇教授为通讯作者，东北大学秦皇岛分校为第一完成单位。

金属-有机框架（MOFs）纳米酶相比于生物酶，具有更高的稳定性、操作便捷性和成本效益，成为极具潜力的生物酶替代物。MOFs纳米酶的催化性能源于其独特的金属-配体协同结构，金属节点（Ce、Cu、Fe等）提供类酶活性中心，有机配体（如对苯二甲酸等芳香族化合物）充当电子介体，开放的孔隙通道则增强了活性位点的可及性。其中，Cu-MOFs纳米酶因兼具本征催化活性、生物亲和力、灵活的Cu²⁺/Cu⁺氧化还原特性及温和条件下一步合成优势，成为构建生物传感器的理想平台。然而，催化活性不足仍是制约其免疫分析应用的关键瓶颈。

提升MOFs纳米酶活性的策略主要聚焦于金属节点调控与配体工程。异原子掺杂虽可通过协同效应增强性能，但设计合成较为复杂。相比之下，配体工程为提升Cu-MOFs催化活性提供了更为高效的途径。本研究通过引入邻菲啰啉衍生物新亚铜试剂（Nc），利用其与Cu中心的强配位作用及Nc的π-π堆积效应，将Cu-MOFs的多重水解酶模拟催化活性提升2.8-23.6倍。催化过程中产生的还原剂进一步触发级联比色反应生成高显色Cu(I)-Nc螯合物，实现信号放大。以甲胎蛋白（AFP）为模型分析物，本研究构建了一种快速、灵敏的比色免疫传感器，并成功应用于实际血清样品分析。该传感器将催化底物水解、信号放大与显色输出集成于一体，通过金属价态介导的显色机制实现高效级联放大，显著简化了操作流程。该传感器对AFP的线性检测范围为5-100 ng/mL，检出限低至1.4 ng/mL，响应时间仅5 min，且操作简便、无需天然酶催化，适用于复杂生物环境下的快速免疫检测。与现有MOF材料相比，该策略催化效率显著提升，甚至优于负载生物酶或多金属节点的MOF纳米酶。此项研究为纳米酶催化体系设计及临床免疫分析提供了新思路。

图1.基于Nc增强Cu-MOFs纳米酶催化活性的比色免疫AFP传感器的示意图

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2026.118563

（编辑：周宣任 审核：陈茂庆）