通过插层工程设计的金属有机框架（MOF），实现对依诺沙星（enoxacin）的超灵敏比率荧光检测

《Science China-Materials》：Intercalation-engineered MOF for ultrasensitive ratiometric fluorescent sensing of enoxacin

抗生素污染监测需要高灵敏荧光传感器，本研究开发出超声合成的书状MOF材料HSB-W18-MS，具有原子级结构解析和超长稳定性（>1个月），对恩诺沙星（LOD 5.62nM）实现快速检测（<30秒），并成功构建智能手机便携检测系统，验证其在复杂水体中的实用性（自来水LOD 18.32nM，河水29.87nM）。该研究揭示了MOF材料与光物理途径的协同检测机制，为环境监测提供新范式。

　　

摘要

日益严重的全球抗生素污染问题迫切需要先进的传感技术来监测环境状况并保护公共卫生。本文介绍了一种结构明确、通过插层工程设计的金属有机框架（MOF）材料（HSB-W18），它可作为超灵敏且选择性的荧光传感器，用于检测氟喹诺酮类抗生素。通过全面的单晶X射线衍射分析，我们以原子级分辨率明确了该材料的框架结构以及其中嵌入的2,5-二羟基对苯二甲酸分子的空间排列方式。借助超声辅助合成技术，我们制备出了高度稳定的书状微片（HSB-W18-MS），这些微片在水中具有优异的分散性和发光强度，并且能够长时间保持稳定（超过1个月），从而在抗生素检测方面具有显著优势：能够通过独特的荧光特征特异性识别多种氟喹诺酮类化合物；对恩诺沙星（ENX）的检测具有极高的灵敏度（检出限为5.62 nM）和快速的响应动力学（<30秒）；同时具备优异的选择性和可重复使用性。系统的机理研究揭示了这一检测过程涉及多种光物理机制的协同作用。此外，我们还成功开发了一种基于智能手机的便携式检测系统，并通过其在复杂环境样本中的实际应用验证了该传感器的实用性（自来水中的检出限为18.32 nM；河水中的检出限为29.87 nM）。这项研究对基础材料科学和环境监测领域都做出了重要贡献。具体而言，它阐明了插层MOF材料中结构与性能之间的明确关系，展示了一个适用于现场检测抗生素的稳健平台，并为环境光学传感器的设计提供了创新思路。