北理工生物分析与医学检测团队在生物传感器即时检测疾病标志物领域取得重要进展
近日，北理工生命学院罗爱芹教授团队在国际知名期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》发表了题为A novel molecularly imprinted electrochemical biosensor based on Ni3(HITP)2-MOF and a novel anti-fouling material for the direct detection of glucose in whole blood的研究论文，该工作创新性地提出了一种基于Ni3(HITP)2-MOF与新型抗污材料的分子印迹电化学传感器，实现了全血中葡萄糖的直接检测，为生物传感技术的发展提供了新思路与新方法。该工作以北京理工大学为唯一通讯单位，第一作者是博士研究生朱子煜，通讯作者为团队成员罗爱芹教授、梁阿新助理教授。这是该团队在生物分析与医学检测领域的再一次重要进展，半年前该团队在《Biosensors and Bioelectronics》上已发表过重要工作，详见https://ls.bit.edu.cn/xyxw/59b3b016e7ca4035a70acf7a2e024891.htm。
图1 本研究电化学传感器制备和葡萄糖检测示意图
本研究聚焦糖尿病血糖监测难题，针对传统电化学生物传感器在全血检测中抗干扰性差、预处理繁琐等瓶颈，创新性开发了兼具分子识别与抗污功能的新型电化学生物传感器。研究首先合成镍基金属有机框架材料Ni₃(HITP)₂-MOF，其通过Ni²⁺与六氨基三苯烯配体的配位作用形成二维π共轭结构，在材料内部构建连续电子传输通道。电化学测试表明，该材料修饰电极的峰电流较裸电极提升2.5倍以上，电荷转移阻抗从4695 Ω降至35 Ω，显著优化界面电导性能，为后续分子印迹膜构建奠定电子传输基础。在此基础上，以Ni₃(HITP)₂-MOF为电极修饰膜，邻苯二胺为单体、葡萄糖为模板制备分子印迹聚合物，并引入相变牛血清白蛋白（PTB）抗污层，构建PTB/MIP/Ni₃(HITP)₂ MOF/SPCE传感器。如图2所示，该传感器展现出优异性能，检测范围覆盖1 μM至100 mM，检出限低至0.31 μM，葡萄糖DPV响应曲线与校准曲线的对数线性相关系数达0.9971；选择性、重复性和稳定性测试均表现出色，且无需样本预处理即可直接用于全血中葡萄糖的精准检测。该研究通过MOF材料的导电网络与抗污层的协同作用，有效克服了传统传感器在复杂生物样本中易受干扰的难题，为临床糖尿病监测提供了简便高效的新方案。
图2 所构建传感器的线性关系和选择性比较
上述研究工作得到了国家重点研发计划、北京理工大学青年研究基金项目的资助，以及北京理工大学生物与医学工程公共实验中心的支持。