在傳統的酶傳感器中，局限于生物酶本身的脆弱性、酶與底物遠距離導致的弱催化性，使得生物酶與電極集成的酶簇電化學傳感器信號識別敏感性差。為了進一步提高電化學生物傳感器的靈敏性，引入具有高比表面積、高催化活性位點和納米有三維多孔結構的金屬-有機框架材料（MOFs）作為納米酶，與生物酶復合，從而提高穩定性和靈敏性。

針對現有生物酶催化活性低、靈敏性差等問題，浙江大學黃小軍團隊基于中空纖維膜（HFM）膜材料高比表面積的結構設計，通過可控的物理包埋方法將納米酶-天然酶雜化納米體系有效的組裝到導電梯度膜電極上。如圖1所示，將三價鐵離子摻雜到代表性的MOFs中，鐵離子的引入賦予了MOFs粒子類過氧化物酶性質。通過靜電吸附作用將MOFs與氧化酶耦合，構建尺寸為300 nm左右的MOF-酶雜化納米體系，賦予其級聯催化性能。在HFM載體上原位合成導電聚苯胺納米顆粒(PANI NPs)，并通過物理包埋方法將MOFs-酶雜化納米體系組裝在膜孔的受限空間中。HFM中的大量微孔空間促進了受限微孔空間中MOFs-酶的更高密度堆積。此外，HFM對復雜的流體（例如血液）顯示出良好的分離性能。導電互連網絡的納米結構充當與級聯催化MOFs-酶體系接觸的錨點，從而大大提高信號傳導和生物傳感器信號收集的能力。

圖1 基于導電中空纖維膜的MOFs-酶膜生物傳感器制備及工作原理

如圖2所示，由MOFs-酶雜化納米催化體系、梯度多孔載體和納米結構的導電網絡集成的酶膜傳感器可以拓展成多通路陣列傳感設備。構建PDMS基底，并在基底上組裝不同生物酶種類的酶膜傳感器，可用于對各種微量分析物進行同步即時檢測，為未來復雜標志物的智能化、一體化檢測提供了新思路。

圖2 基于導電梯度中空纖維膜的MOFs-酶膜生物傳感陣列

相關成果以“ MOF-enzyme hybrid nanosystem decorated 3D hollow fiber membranes for in-situ blood separation and biosensing array”為題發表在高水平期刊Biosensors and Bioelectronics (IF=10.257)。論文的第一作者為浙江大學高分子科學與工程學系黃小軍副教授團隊的博士研究生吳慧敏；通訊作者為浙江大學高分子科學與工程學系黃小軍、仝維鋆副教授、杭州師范大學醫學院陳大競教授。該項工作得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的資助。

來源：高分子科學前沿