基于荧光功能金属有机框架传感平台的潜指纹与接触DNA同步可视化策略

本文创新性地开发了集成锆基金属有机框架（Zr-MOF）、荧光染料和DNA适配体的光学传感平台（Zr-MOF@LL），通过荧光共振能量转移（FRET）机制实现潜指纹形态学特征增强与接触DNA精确定位的双重功能。该平台在520 nm和580 nm处呈现双发射荧光，相比传统茚三酮法使特征点分类准确率提升5.9%，个体识别精度提高17.7%，并成功通过STR分型获得16个核心基因座（D21S11、D3S1358等）数据，为法医物证多维信息提取提供了突破性技术方案。

　　

Highlight

基于锆基金属有机框架（Zr-MOF）与双标记荧光染料（TAMRA和5'-FAM）的新型传感平台Zr-MOF@LL，通过特异性识别碱基片段的DNA适配体，实现了指纹纹线形态展示与DNA残留位点追踪的双重功能。该平台在30-500℃范围内表现出优异的热稳定性，其独特的八面体框架结构为法医应用提供了理想的物理载体。

The collection of samples

样本采集在受控条件下完成，246名18-35岁的志愿者在保持自然手部状态45分钟后，按照标准化协议在载玻片等不同基质上留存指纹样本。所有参与者均签署知情同意书，该研究方案经中国人民公安大学伦理委员会批准（PPSUC-2022-IRB-028）。

The preparation and characterization of Zr-MOF@LL

Zr-MOF@LL的制备采用改进的UiO-66-COOH合成方法，通过部分替换对苯二甲酸（TPA）为间苯二甲酸（IPA）获得羧基修饰的载体。粒径分布数据显示其平均尺寸为120±15 nm（图S1）。利用碳二亚胺（EDC）活化MOFs表面羧基后，可高效固定针对21 bp保守序列设计的DNA适配体，形成稳定的生物传感界面。

Conclusions

光学与热力学数据证实Zr-MOF@LL具有理想的形态稳定性。基于FRET原理，当适配体与靶标核苷酸序列杂交时，TAMRA与5'-FAM的空间接近触发荧光增强效应，使平台在犯罪现场样本中同步实现指纹三级特征点识别和DNA定位，STR分型结果符合法庭科学证据标准，开创了形态-遗传信息协同提取的取证新模式。