基于金属有机框架ZIF-8的纳米荧光探针开发及其在血浆环孢素检测中的应用研究

《BMC Chemistry》：Development of a metal-organic framework-based nanosensor for determination of cyclosporine in plasma samples

为解决免疫抑制剂环孢素(Cyclosporine)治疗窗窄、毒副作用大且现有检测方法复杂昂贵的问题，伊朗大不里士医科大学研究人员开发了一种新型ZIF-8 MOF纳米荧光探针。该探针通过氢键和疏水作用特异性识别环孢素，在0.01-1.0 μg mL-1范围内呈现线性响应，检测限低至0.003 μg mL-1，回收率达97.1%-102.1%。这项发表于《BMC Chemistry》的研究为临床治疗药物监测(TDM)提供了简便快速的检测方案。

　　

在器官移植和自身免疫性疾病治疗领域，环孢素(Cyclosporine)作为关键免疫抑制剂发挥着不可替代的作用。然而这种从真菌Tolypocladium inflatum中提取的大环状多肽（分子量1203 Da）却是个让人又爱又恨的"两面派"——其治疗窗浓度仅为0.1-0.4 μg mL^-1，稍有不慎就会引发肾毒性、肝毒性等一系列严重副作用。更棘手的是，由于个体差异显著，患者血液中的药物浓度可能相差10倍之多。目前临床常用的HPLC、LC-MS/MS等检测方法虽然准确，但存在设备昂贵、前处理复杂等痛点，难以满足基层医疗机构的即时检测需求。

针对这一临床困境，来自伊朗大不里士医科大学的Reza Moharami、Elaheh Rahimpour等研究团队另辟蹊径，将目光投向了具有独特光学性质的金属有机框架材料(MOF)。他们在《BMC Chemistry》发表的研究中，创新性地开发了基于沸石咪唑酯骨架ZIF-8的纳米荧光探针，为环孢素检测提供了"又快又准"的全新解决方案。

研究团队采用溶剂热法合成了粒径100-150 nm的ZIF-8纳米颗粒，通过TEM、XRD、FT-IR、BET等表征技术确认其具有典型的菱形十二面体形貌、1792 m² g^-1的高比表面积和1.0 cm³ g^-1的孔容积。特别值得注意的是，在370 nm激发光下，该材料本身就会在417 nm处产生本征荧光。当遇到环孢素分子时，探针的荧光强度会随药物浓度增加而显著增强，这种"信号放大"效应主要源于两个关键相互作用：一是环孢素中的-OH/-NH基团与ZIF-8咪唑环氮原子形成的氢键网络；二是药物疏水区域与2-甲基咪唑配体甲基的疏水作用。这些分子间作用力共同限制了非辐射弛豫途径，使荧光量子产率提升。

在方法学验证方面，研究人员系统优化了pH值、探针浓度和孵育时间等关键参数。实验发现，当pH=9.0时，带负电的ZIF-8与pKa=13.2的环孢素产生最强静电吸引，此时荧光响应达到峰值。采用100 μL探针溶液和2分钟孵育时间即可完成检测，整个分析过程比传统色谱方法提速10倍以上。该方法在0.01-1.0 μg mL^-1范围内呈现优异线性(R²=0.999)，检测限低至3 ng mL^-1，且不受常见联合用药干扰。

为验证临床适用性，团队检测了来自大不里士血站的真实患者血浆样本。通过乙腈沉淀蛋白的前处理后，测得回收率在97.1%-102.1%之间，日内和日间精密度RSD分别仅为0.4%和0.5%。这些数据充分证明该方法能满足临床治疗药物监测的严苛要求。

这项研究的创新价值主要体现在三个方面：首先，首次将ZIF-8 MOF的本征荧光特性应用于环孢素检测，避免了传统荧光探针需要复杂修饰的缺点；其次，通过氢键和疏水作用的协同识别机制，实现了对环孢素的高选择性检测；最重要的是，建立的方法操作简便、成本低廉，为资源有限地区的器官移植患者提供了可行的监测方案。未来通过集成微流控芯片技术，该探针有望开发成便携式检测设备，推动个性化用药在基层医疗机构的普及应用。