介孔Zr MOFs通过线性配体替换策略实现单分子Ru(bpy)32+封装用于miRNA-21比率型电化学发光检测

这篇研究创新性地采用等摩尔线性配体替换策略，在室温无酸条件下合成新型介孔金属有机框架（MOFs），实现了对电化学发光（ECL）探针Ru(bpy)32+的单分子级封装。通过精确调控孔道尺寸与拓扑结构，不仅显著提升了发光分子负载量，还利用PEI共价修饰构建自增强ECL体系，结合TiO2-Au NPs协同放大阴极信号，最终开发出检测限低至1.8×10?18 M的miRNA-21双信号比率传感器，为肿瘤标志物检测提供了新思路。

　　

Highlight

本研究首次将等摩尔线性配体替换策略引入ECL领域，在温和条件（室温、无酸调节剂）下合成介孔Zr MOFs，实现了对酸敏感型发光体Ru(bpy)₃²⁺的原位封装。精妙的配体替换使孔道尺寸可精确调控，让1.2 nm大小的Ru(bpy)₃²⁺以单分子形式分散于介孔笼中——内部大空腔（2.5 nm）与外部小窗口（0.8 nm）的巧妙设计，既提升封装效率又防止泄漏。

Characterization of Ru@Zr MOFs

透射电镜（TEM）显示，无论是Ru@Zr-Cu MOFs（图1A）还是配体替换后的Ru@Zr MOFs（图1B）均保持100 nm左右的规整方块形貌。与聚乙烯亚胺（PEI）共价连接形成Ru@Zr MOFs-PEI后（图1C），出现明显团聚态。元素 mapping图像（图1D）证实了Zr、O、C、N、Ru的均匀分布，X射线光电子能谱（XPS）则验证了Ru²⁺的成功封装。

Conclusion

我们开创性地在ECL领域应用配体替换策略，开发的Ru@Zr MOFs纳米反应器实现了三大突破：1）温和条件下稳定封装Ru(bpy)₃²⁺，克服酸性环境不稳定性；2）介孔笼单分子负载显著增强ECL性能；3）PEI修饰构建自增强体系，结合TiO₂-Au NPs信号放大，为超灵敏检测miRNA-21提供新平台。