对牛奶中乳糖具有高灵敏检测性能的MOFs材料

“乳糖不耐受”是由于乳糖酶分泌少，不能完全消化分解乳糖所引起的非感染性腹泻，又称乳糖酶缺乏症。在我国、日本、非洲，尤其是在远东人群中发生率高，成为一类广泛存在的全球性问题。然而，母乳和牛乳中的糖类主要是乳糖，因此，实现对其灵敏的分析检测不仅对于降低儿童乳糖不耐受具有十分重要的意义，而且对于临床研究具有很好的指导作用。

考虑到乳糖为富含羟基的二糖，利用超分子弱相互作用（如氢键作用和其它协同作用）是实现其检测的有效途径之一。然而所有的单糖和多糖都具有类似的基团，迫切需要人们获得高选择性的手段。因此，江苏师范大学的王健（点击查看介绍）和武鹏彦副教授（点击查看介绍）研究团队采用配位自组装的方法将具有良好氢键受体功能的芳香胺基团固定到金属-有机骨架材料（MOFs）中，这一结构在乳糖检测上不仅体现出良好的荧光发射信号输出，而且体现出以下优越性：具有丰富和明确的弱作用位点分布，高度有序的框架结构避免了单独芳香胺基团的自聚集，合适的孔道尺寸有利于检测过程中选择性的提高。

通过荧光光谱测试，该材料表现出在常见单糖和二糖中对于乳糖高选择性的检测，检测限为30 μM，远远低于无糖牛奶中乳糖含量的标准上限（3 mM）；作者通过红外光谱、核磁共振波谱和理论计算，证明该MOF对于乳糖高选择性和灵敏的检测发生在限域的孔道内，乳糖分子和框架结构中高密度分布的芳香胺基团存在多重氢键作用，机理明确。因此，有鉴于该材料具有如此优越的性能，考虑到全球化“乳糖不耐受”的困扰，作者将该材料用于牛奶中乳糖的检测，结果表明，该材料对牛奶中的乳糖检测具有高灵敏和高精确性（与单组分乳糖样品检测的偏差不到4%）。这也是基于MOFs材料在溶液中和牛奶中检测乳糖含量的首次报道，研究结果将为发展具有临床应用前景的生物小分子检测材料提供重要的指导作用。

相关研究成果已在Chemical Communications 杂志上发表，并被邀请作为内封底文章。该论文的共同第一作者为硕士生蒋敏和本科生李平平，共同通讯作者为王健副教授和武鹏彦副教授。该项目受到国家自然科学基金（21401086，21401087）、江苏省高校中青年教师和校长境外研修项目的资助。

该论文作者为：Min Jiang, Pingping Li, Pengyan Wu, Fengjie Zhang, Xueqing Tian, Chaofan Deng and Jian Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A squaramide-based metal–organic framework as a luminescent sensor for the detection of lactose in aqueous solution and in milk

Chem. Commun., 2018, 54, 9131, DOI: 10.1039/C8CC04723E

王健副教授简介

王健，江苏师范大学化学与材料科学学院副教授；2013年4月于大连理工大学取得博士学位，2013年5月起就职于江苏师范大学，2017年9月至2018年9月在新加坡国立大学进行访学研究；研究领域是功能金属-有机配合物的设计、合成及其在荧光传感和光催化等领域的应用工作；先后在J. Am. Chem. Soc.、J. Mater. Chem. A、Chem. Commun.、Inorg. Chem. 等著名期刊上发表SCI研究论文30余篇，获授权发明专利2项。

王健

http://www.x-mol.com/university/faculty/49938

武鹏彦

http://www.x-mol.com/university/faculty/38297