日前，材料基因组工程研究院青年教师张源副教授在金属有机框架纳米材料与微纳传感器件研究方面获重要进展。论文相关工作以“Design and Application of Metal Organic Framework ZIF-90-ZnO-MoS2Nanohybrid for an Integrated Electrochemical Liquid Biopsy”为题被国际著名期刊《Nano Letters》接收发表，并被选为封面论文。
随着微纳一体化检测技术的不断进步以及规范化、信息化管理的逐渐普及，以高性能传感材料的设计与性能优化为目标的医用POCT技术在医学检验中发挥越来越重要的作用。检测过程通常以血液、尿液等体液样本为检测对象，基于获得性能优异的传感材料为前提，通过检测一些特定的生物分子、循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTC）和外泌体等与癌症进展相关联的变化，可在癌症发病早期就提供预警，从而做到“早发现，早治疗”，而且还可辅助诊断、病程监测和预后判断等，有助于提高重点人群的癌症早诊率和治疗率，提高患者生存率和生活质量。
在该工作中，张源副教授及其合作者首次提出了一种基于MOF杂化材料的通用型电化学液体活检（ELB）传感器，通过构建相应的技术平台，可用于血液样本中外泌体的选择性捕获和高灵敏检测，并能够有效区分肺癌患者和健康人群。首先，他们通过引入全固态的氧化还原信号物质，将信号转导能力直接编码到电极材料上，提供了一种高效、稳定的电化学活性传感界面。其次，他们构建了基于MOF的三维纳米柱阵列结构，获得充分暴露的功能性位点，用于识别抗体的直接有效固定。最后，为了实现对待测标志物的准确检测，设计了多通道的电化学传感芯片，并在其表面集成微流控通道，通过对外泌体表面多个蛋白标志物的并行检测，提高检测平台的准确性。
该工作的主要创新点在于通过对材料性能的优化和器件设计，成功实现了一种对复杂血液环境中外泌体进行直接、快速检测的技术，大大简化了外泌体的分析流程，而且可以并行读出多个分析信号。在构建的ELB平台中，通过对不同的传感功能进行模块化划分，并合理编码于传感界面，发展了一种普适性的电化学液体活检策略，同时也可将该检测平台推广至其他疾病相关标志物的检测研究。
张源副教授为论文的第一和通讯作者，上海大学为本论文的第一完成单位和通讯单位。整个研究工作是依托我校材料基因组工程研究院智能材料及应用技术研究所，并与美国杜克大学、凯斯西储大学、同济医院和普陀区中心医院进行深入合作完成的。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c01613
