自然界生物体的细胞膜上存在着多种生物离子通道，它们智能地调控离子和小分子进出细胞膜从而在生命过程中发挥着重要作用。通过提取或仿生合成的纳米孔/孔道，已经开展了多方面的应用。大多数用于分析传感的孔道都是基于纳米尺度的“孔”。然而，直径为几纳米甚至更小的孔道由于空间阻碍和碰撞效率低，限制了其检测灵敏性的提高。开发一种简单、灵敏、经济的传感策略，用于直径为数百纳米甚至几微米的孔道，是孔道分析领域必须解决的挑战之一。

         图1. 不同状态下，玻璃孔道的离子电流信号变化（来源：Analytical Chemistry）

近日，时茜教授课题组提出了一种新型复合探针DNA@MOF在直径几百纳米的玻璃孔道中检测Target DNA（图1）。利用离子电流信号对孔道结构的内部变化进行检测：靶分子通过复合探针连接到孔道表面，由于靶分子对离子电流的限制作用而产生可检测的离子信号。复合探针的引入降低了孔道内部的空间面积，从而提高检测事件率（1.7倍）以及信噪比（从9.0到15）。通过优化复合探针的结构，进一步研究了探针载体的配对效率。该传感器对Target DNA的检出限为10 fM，可以达到1-，3-和5-错配序列DNA的区分，并从复杂的混合物中较易地收集检测信号。

该工作的创新点在于：1）基于DNA@MOF复合探针的玻璃纳米管用于超灵敏检测Target DNA；2）传感体系同时具有离子电流响应和荧光信号。与简单探针相比，复合探针在1 nM Target DNA中电流信号增加70%；3）在纳米材料表面引入占位策略优化探针的配对效率，有助于探针载体在纳米孔道中的研究应用。

该项工作成果以“Highly Sensitive Glass Nanopipette Sensor Using Composite Probes of DNA-Functionalized Metal−Organic Frameworks”为题发表在Analytical Chemistry，第一作者为温州大学2018级化学专业硕士研究生张瑾征（现华中师范大学博士生），温州大学杏吧视频 刘楠楠副教授以及吴芬副教授为通讯作者。

原文信息：

Highly Sensitive Glass Nanopipette Sensor Using Composite Probes of DNA-Functionalized Metal-Organic Frameworks

Jinzheng Zhang, Shuailong Zhou, Shiyi Tan, Kangyan Yi, Mengya Jin, Qian Shi, Fen Wu,* and Nannan Liu*

Anal. Chem., 2022, 94, 3701-3707. DOI: 10.1021/acs.analchem.1c05571