Microchem J：基于Ti-Cu双金属MOFs的分子印迹电化学传感技术及其汗液皮质醇无创检测

皮质醇作为肾上腺皮质合成与分泌的核心类固醇激素，在机体代谢调控、应激响应及免疫稳态维持中发挥着不可替代的生理作用。其分泌水平的动态失衡与抑郁症、焦虑障碍、心血管疾病及艾迪生病等重大健康问题密切相关。鉴于传统检测方法对样本采集的侵入性限制，开发兼具非侵入性、高灵敏度及实时监测能力的汗液皮质醇检测技术，已成为实现精准健康管理、推动疾病早期预警的关键突破口。目前，皮质醇检测主要依赖酶联免疫吸附试验（ELISA）、质谱仪及高效液相色谱（HPLC）等技术。尽管这些方法在灵敏度方面已取得显著提升，但现有传感平台仍面临多重关键限制：其一，依赖受控的实验室环境，导致检测场景受限；其二，仪器设备昂贵且维护成本高，难以普及；其三，要求操作者具备专业技术背景，限制了基层应用。这些因素共同阻碍了检测技术的规模化推广。因此，开发一种兼具直观操作性、临床验证准确性及经济高效性的即时检测（POC）小型化生物传感平台，已成为当前领域亟待突破的核心方向。

基于Ti-Cu双金属MOFs（Ti-Cu BMOFs）所具有的结构均一性与功能稳定性双重优势，本研究创新性地开发了一款用于汗液中皮质醇超灵敏检测的分子印迹电化学传感器（MIPs）。其制备过程采用分步策略：首先通过金属离子辅助定向转化技术，以Ti₃C₂Tx MXene为前驱体，成功构建了Ti-Cu BMOFs材料；随后通过模板引导聚合法，在Ti-Cu BMOFs修饰电极表面精准构筑了分子印迹聚合物，形成了具有高特异性识别能力的皮质醇分子识别腔。该研究首次将钛铜双金属有机框架（Ti-Cu BMOFs）集成至电化学传感体系，为长期困扰该领域的材料稳定性与生物特异性难题提供了创新性解决方案。

• 高性能复合材料：构建了一种用于皮质醇检测的纳米复合MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE电极，显著增强了电化学活性、导电性和稳定性。

• 宽的线性响应范围（0.05nM-1μM）、低检测限（37 pM)、以及良好的稳定性、抗干扰性和实际可行性。

  
  

图1. MIPS/Ti-Cu BMOFs/SPE的制备及皮质醇的检测原理图。

图2. (a)Ti-Cu BMOFs的TEM；(b)洗脱前和(c)洗脱后MIP的SEM；(d-h)Ti-Cu BMOFs的元素图谱；(i)Ti₃AlC₂、Ti₃C₂T_x和Ti₃Cu BMOFs的XRD；(k)Ti₃C₂T_x(j)和Ti-Cu BMOFs的BET。

图3. 在含5 mM[Fe(CN)₆]^3−/4-0.1M KCl溶液中的(a)CV曲线和(b)Nyquist曲线（裸SPE(曲线a）、MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE(曲线b)，MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE洗脱前(曲线c)，MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE洗脱后(曲线d)，皮质醇重结合后MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE(曲线e)）。在PBS溶液中进行的参数优化：(c)吡咯/皮质醇的摩尔比，(d)电聚合循环，(e)洗脱循环，(f)孵育时间。

图4. 传感器电化学性能表征。(a)1μM皮质醇结合前后在PBS中记录的CV曲线。(b)在含不同皮质醇浓度(0.05nM-1μM)的PBS的计时电流响应。(c)校准曲线：电流随皮质醇浓度的变化。

图5. (a)皮质醇和潜在干扰物的响应电流；（b）皮质醇分别与各种潜在干扰物共存时的响应电流；(c)重现性和(d)MIPs/Ti-Cu BMOFs/SPE的稳定性。

表1.  实际汗液样品中皮质醇的测定(n=3)。

本文提出了一种基于钛铜双金属有机骨架的分子印迹电化学传感器，用于非侵入性检测汗液中的皮质醇。首先，采用金属离子辅助转化法制备了以MXene(Ti₃C₂T_x)为前驱体的Ti-Cu BMOFs，提高了修饰电极的导电性和比表面积。其次，将普鲁士蓝(PB)信号探针与分子印迹聚合物(MIPs)电聚合电沉积在Ti-Cu BMOFs修饰电极上，构建了协同识别-转导界面，用于汗液生物标志物的原位检测。该传感器结合了Ti-Cu BMOFs和分子印迹技术的协同优势，对皮质醇具有很高的特异性，线性检测范围宽(0.05nM-1μM)，检测限超低(LOD=37 pm)。该传感器具有良好的选择性、抗干扰性、重现性和稳定性。最后，在实际汗液样本中成功检测皮质醇的结果与ELISA法的结果非常一致，突显了该传感器在非侵入性压力监测中的实际应用的潜力。

免责声明：原创仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，如有侵权，请联系删除，文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意。