温州大学刘楠楠/北师大毛兰群/蒋亚楠Anal. Chem.：MOFs亚纳米孔离子选择性微量移液管传感器体内监测Na+

研究内容

中枢神经系统中电信号和化学信号的传输对生物体的生命过程至关重要。其中，浓度可控的各种离子(Na + 、K + 和Ca 2+ )在维持体内平衡和使神经元信号转导能够在感知生理刺激时传播方面发挥着至关重要的作用。具有高选择性的离子动力学的体内传感对于获得对许多生理和病理过程的分子见解至关重要。

温州大学刘楠楠、北京师范大学毛兰群和蒋亚楠 报道了一种离子选择性微量移液管传感器(ISMS)，该传感器通过整合在微量移液器尖端内原位合成的功能性冠醚包封的金属有机框架(MOFs)。ISMS具有独特的钠离子(Na + )传导和对Na + 传感的高选择性。选择性归因于亚一致空间和18-冠-6对钾离子(K + )的特定配位的协同作用，这在很大程度上增加了K + 通过ISMS的空间位阻和转运阻力。ISMS表现出高稳定性和敏感性，有助于在抑郁症事件传播过程中实时监测活体大鼠大脑中的Na + 动力学。相关工作以“ Ion-Selective Micropipette Sensor for In Vivo Monitoring of Sodium Ion with Crown Ether-Encapsulated Metal-Organic Framework Subnanopores ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

研究要点

要点1. 作者展示了用于选择性体内传感Na + 的纳米流体微量移液管传感器的报告。受生物离子通道的启发，人工离子选择性纳米流体装置由含有冠醚(如18-冠-6)的复合MOFs构建，冠醚是在微量移液管尖端通过界面生长策略原位合成。

要点2. 由于18-冠-6对K+的特定配位，所得到的离子选择性微量移液管传感器(ISMS)表现出Na + 对K + 高度选择性的离子传导。还实现了对其他种类的一价和二价金属离子的高选择性。

要点3. 作者发现Na + 的离子选择性较少依赖于溶液浓度或pH值，证实了ISMS的高稳定性。这些优异的特性使ISMS成为实时监测不同生理和病理条件下Na + 动力学的理想平台，为开发用于体内分析的智能纳米流体传感器提供了新的机会。

鉴于冠醚和MOFs的多样性，这项研究为体内传感和神经形态电化学传感的纳米流体平台铺平了道路。

研究图文

图1. 18-crown-6@ZIF-8的表征。

图2. 基于18-crown-6@ZIF-8的微量移液管传感器的特性和离子选择性。

图3. 基于 18-crown-6@ZIF-8的ISMS的离子选择性。

图4. 基于18-crown-6@ZIF-8的微量移液管传感器的稳定性。

图5. ISMS体内感应Na + 的传感器性能。

文献详情

Ion-Selective Micropipette Sensor for In Vivo Monitoring of Sodium Ion with Crown Ether-Encapsulated Metal-Organic Framework Subnanopores

Jiahao Liu, Jiahao Lu, Wenliang Ji, Guangwen Lu, Jiao Wang, Tingyan Ye, Yisha Jiang, Juanjuan Zheng, Ping Yu, Nannan Liu,* Yanan Jiang,* Lanqun Mao*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05366