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中国热科院在多巴胺传感分析技术研究中取得新进展

来源：中国热带农业科学院 2024-05-30 10:06:01

近日，中国热科院分析测试中心传感与光电检测技术研究团队在共价有机框架材料分析功能化调控制备及其在生物样本中多巴胺传感分析技术应用研究中取得新进展。团队成功揭示了供受体单元在共价有机框架结构中对载流子传输的影响机制，提出了一种新型的双通道供受体系统并应用于生物样本中多巴胺痕量分析的方法，并有望在生物、环境和食品等行业中得到应用。

多巴胺（DA）作为一种重要的神经递质，是保障人体营养健康的重要物质，研发快速、灵敏且选择性强的多巴胺传感分析策略在营养和健康领域具有重要的意义。共价有机框架材料（COFs）是一类新型的结晶有机多孔聚合物，其结构多样性使其具有良好的可见光吸光能力、可调的带隙位置以及良好的稳定性，这些优势使 COFs有望成为优良的光电活性材料。然而较高的载流子复合速率和缺乏特异性识别位点限制了COFs在光电化学传感中的应用。

针对这一关键问题，研究团队设计并制备了一种功能化的供体-受体（D-A）COF，包含富电子的多环芳烃部分和缺电子的三嗪（Tz）。研究发现，多环芳烃部分中芳环的数量对于在COF内建立有效的D-A系统至关重要。在没有外部电子供体的情况下，与萘基COF（ND-Tz-COF）相比，蒽基COF（AD-Tz-COF）的光电流增强了五倍。所得的蒽基D-A COF表现出增强的轨道重叠和电子推-拉相互作用，促进了更有效的电荷分离（图1）。

同时，团队通过配体交换在框架边缘引入了硼酸基团，实现了对低浓度外部电子供体（多巴胺）在内亥姆霍兹层中的选择性富集。这一巧妙的方法建立了一个独特的双通道D-A系统，能够直接测量样品中的多巴胺含量（图2）。在优化条件下，传感器对于1至100 nM和0.5至100 μM范围内的多巴胺表现出良好的响应，检测限为0.36 nM（3σ/S，n = 11）。这一策略聚焦于外部电子供体与光电极界面之间的空间分离效应，精细地塑造光电系统的行为并提升了其光电性能。

该研究成果以”Anthracene-based dual channel donor-acceptor triazine-containing covalent organic frameworks for superior photoelectrochemical sensing”为题发表于《Journal of Colloid And Interface Science》。中国热科院分析测试中心马雄辉助理研究员与联合培养研究生康津笙为共同第一作者，黎舒怀副研究员和桂林理工大学李建平教授为论文的共同通讯作者。该研究得到海南省“南海新星”科技创新人才项目（NHXXRCXM202323）、国家香蕉产业体系（CARS-31）、热带农产品质量安全评价与控制科技创新团队项目的资助。

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