安徽大学毛昌杰教授团队以二维过渡金属碳化物（Ti3C2Tx-MXene）为金属源合成金属有机框架纳米材料（Ti3C2Tx-PMOF），并成功将其应用于电致化学发光生物传感领域。相关研究成果以“ORAOV 1 detection made with metal organic frameworks based on Ti3C2Tx MXene”为题在《ACS Applied Materials & Interfaces》（SCI一区，影响因子：9.229）上在线发表。安徽大学为第一通讯单位，安徽大学2021届博士研究生韦玉平为第一作者，安徽大学柳星培博士后、毛昌杰教授为共同通讯作者。
Ti3C2Tx-MXene是一种新型的二维纳米材料，该材料具有良好的金属导电性、亲水性、大比表面积及丰富的表面修饰基团等优点被广泛应用在催化、电化学传感领域。Ti3AlC2经过HF刻蚀后，形成表面有大量的-O，-OH，-F等高电负性基团的Ti3C2Tx-MXene。在质子化有机配体存在的情况下，这些基团使得Ti3C2Tx-MXene能够与有机配体通过配位作用形成新的金属有机框架纳米材料。该工作将Ti3C2Tx-MXene整合入金属有机框架结构中，为进一步提升Ti3C2Tx-MXene的应用潜能提供了新思路。
作为候选原癌基因的口腔癌过表达1（ORAOV 1）DNA片段位于染色体带11q13区域。研究表明ORAOV 1在各种人类鳞状细胞癌的肿瘤发生过程中起重要作用，然而ORAOV 1的表达量低，并且唾液成分复杂，因此有必要开发一种灵敏度高且特异性好的生物传感器对其进行体外检测。电致化学发光生物传感器虽然具有背景噪音低，可控性强的优势被广泛应用，但是仍需要结合信号放大策略进一步提升其对特定核酸序列检测的灵敏度。基于脱氧核糖核酸碱基精确互补配对的DNA walker是一种具有可编程性和结构可控性的分子步行器。利用布朗运动的化学能驱动，DNA walker可以自动沿着预先设计的轨道移动。基于 DNA walker作为信号放大策略能够满足对于特定序列核酸的痕量检测。
在此基础上，研究团队结合三维DNA步行器（DNA walker）介导的目标物循环放大方法，构建了一个灵敏度高（检测范围10 fM ~ 1 nM，检测限为3.3 fM），特异性强的电致化学发光生物传感器，实现了对肿瘤标志物ORAOV1的检测（图1）。结果表明该金属有机框架材料能够应用于电致化学发光生物传感器的构建。
图1基于Ti3C2Tx-PMOF构建的电致化学发光生物传感器示意图
该研究工作得到国家自然科学基金基金和安徽省自然科学基金的支持。