Reporter–Spacer–Receptor（RSR)是將熒光基團與識別單元受體結合形成的一種分子熒光傳感策略，目前已被廣泛應用于Turn-On熒光傳感體系中，但大多數(shù)的RSR傳感器仍有一些局限性。例如，將熒光團和識別受體共價結合在單個分子中，需要合理的設計和繁瑣的有機合成。此外，大多數(shù)RSR傳感體系僅在溶液狀態(tài)下工作，不利于器件化和實際應用。因此，開發(fā)新的策略來設計合成可用于固態(tài)Turn-On熒光傳感的RSR體系具有重要意義。

近期，寧波大學周游副教授課題組報道了一種通過在MOF框架內組裝RSR結構來實現(xiàn)固態(tài)turn-on熒光傳感的新策略，并應用于磷酸鹽的熒光傳感。相關成果以“Solid-State Luminescence Turn-On Sensing Using MOF-Confined Reporter–Spacer–Receptor Architectures Facilitated byQuencher Displacement”為題發(fā)表在分析化學領域權威雜志Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05629），寧波大學碩士研究生韓京京為第一作者。

該研究針對傳統(tǒng)RSR傳感器存在的上述問題，利用具有強發(fā)光、高穩(wěn)定性、高孔隙率、大孔徑以及具有不飽和Zr6位點的NU-1000作為主框架，通過溶劑輔助配位將二茂鐵羧酸（Fc）錨定到Zr6簇上，從而在剛性框架中成功構筑RSR體系（圖1）。二茂鐵羧酸（Fc）是一種具有代表性的電子給體，可以通過光誘導電子轉移（PET）有效猝滅有機連接體TBAPy熒光，且通過熒光壽命、循環(huán)伏安和量化計算詳細研究了Fc到TBAPy的電子轉移過程（圖2）。

由于磷酸基團對Zr6簇位點的親和力高于羧基，磷酸根的引入會引發(fā)其與Fc之間的配位取代，從而阻斷體系中的PET過程，使TBAPy的熒光恢復。磷酸根和Zr6簇上Fc之間的配位取代通過紅外漫反射，XPS，SEM-EDS進行了系統(tǒng)研究，并通過計算量化了磷酸根和Fc與Zr6簇之間的結合能差異。該體系可以作為turn-on熒光傳感器，實現(xiàn)磷酸根的快速和靈敏檢測。其在水環(huán)境中檢測限為0.13 μM。此外，在30 μM的低濃度下，可以肉眼觀察到Fc@NU-1000微晶對磷酸根的固態(tài)turn-on熒光響應（圖3）。

該研究是第一個MOF框架中構筑RSR結構并用于固態(tài)turn-on熒光傳感的例子?？紤]到MOFs的高孔隙率和結構可調性以及MOF體系中豐富的主客體相互作用適用于猝滅劑置換，這項工作不僅代表了構建固態(tài)傳感RSR體系的新策略，而且為MOF材料開發(fā)Turn-On傳感器提供了新思路。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c05629

圖1（a）NU-1000框架發(fā)光TBAPy配體的結構；（b）NU-1000框架中RSR體系的構筑及其傳感機制設計示意圖（來源：Anal. Chem.）

圖2：（a-c） NU-1000和Fc功能化樣品的熒光發(fā)射光譜和三維熒光圖；NU-1000（d）和FC@NU-1000-3（e）的CVs；（f）NU-1000和Fc@NU-1000-3的PL衰減曲線；（g）Fc@NU-1000中的PET過程示意圖 （來源：Anal. Chem.）

圖3（a）Fc@NU-1000-3（λex=340 nm）加入磷酸鹽（0-200μM）后的PL發(fā)射光譜；（b）PL強度與磷酸鹽含量（0-70 μM）的關系圖；（c） Fc@NU-1000-3傳感器與其他最近報道的基于MOFs或其雜化物熒光磷酸鹽傳感器的檢測靈敏度比較；（d）Fc@NU-1000-3微晶的CLSM圖像隨磷酸鹽濃度的變化：（i）0 μM，（ii）30 μM，（iii）100 μM（來源：Anal. Chem.）

審核編輯 黃宇