随着生物医学领域的加快速度进行发展，活体监测技术正慢慢的变成为个性化医疗的重要组成部分。生物传感器，尤其是光电化学生物传感器因其在药物监测中的潜力而受到广泛关注。光电化学生物传感器通过利用光的能量实现分子检测，具有实时性和高灵敏度等优点，因而在药物代谢监测、疾病诊断等领域显示出广阔的应用前景。然而，传统生物传感器通常依赖于生物识别元件，如抗体、酶和适配体等，这些生物组分在复杂的生物环境中往往存在脆弱性、非选择性及易降解等问题，限制了其经常使用的可靠性和准确性。此外，外部电流偏压的使用会引起生物细胞的电生理刺激，进而影响检测结果。因此，如何在活体环境中实现高选择性、无生物成分的药物分子检测，成为当前生物传感器研究的重要挑战。近日，来自华东师范大学化学与分子工程学院张中海研究员研究团队在活体电化学生物传感器领域取得了新进展。该团队设计并制备了一种基于铜单原子（Cu1）和钛氧化物（TiO-x）的复合光电极，旨在实现对四环素（TET）分子的高效捕获和选择性识别。通过原子锚定技术，该研究成功在光电极表面形成了协同锚定位点，有效捕获了四环素分子的双羰基和相邻的双羟基，从而明显提高了传感器对目标分子的选择性和灵敏度。
研究结果为，利用该新型光电极，团队成功在真实生物环境中实现了对四环素的长期活体监测，展现了出色的稳定性和抗污损能力。这一进展为个性化医疗提供了新的技术路径，有望通过实时反馈信息指导临床药物使用，并有效预防不良药物反应的发生。这项研究不仅推动了光电化学生物传感器的发展，也为药物监测和个性化医疗的实施奠定了基础。
表征解读】本文通过多种先进表征手段对Cu1-TiO2-x/Z-MOF材料来了系统性分析，揭示了其独特的微观结构和光电特性。首先，利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对样品的形貌和化学组成进行了观察，获得了高分辨率的图像和元素分布信息。这些表征结果为，Cu1-TiO2-x的表面拥有非常良好的均匀性和孔隙结构，这为其在光电催化中的应用奠定了基础。
针对样品中观察到的光吸收现象，利用紫外-可见光谱（UV-vis）和拉曼光谱分析了材料的光学特性和晶体结构。通过X射线衍射（XRD）表征，确认了样品的结晶相和晶体质量，根据结果得出Cu1-TiO2-x/Z-MOF在合成过程中形成了良好的结晶相。此外，利用光电子能谱（XPS）分析了材料表面元素的化学状态和电子结构，进一步揭示了其表面活性位点的存在及其在光催化反应中的潜在作用。在此基础上，进行的电化学阻抗谱（EIS）和瞬态光电流响应测试，为理解材料在光电催化过程中的载流子动力学提供了重要的微观机理支持。结果显示，Cu1-TiO
-x/Z-MOF在红外光照射下，展现出优异的光电转化效率和稳定能力。这些表征手段共同揭示了Cu1-TiO2-x/Z-MOF在光电催化过程中的有效性与应用潜力。
总之，通过以上多种表征技术的综合应用，深入分析了Cu1-TiO2-x/Z-MOF材料的微观结构和性能，进而成功制备出具备优秀能力光电性能的新型材料。这一研究不仅推动了光电催化领域的发展，也为未来新材料的设计和应用提供了重要的理论依照和实践参考。通过对Cu1-TiO2-x/Z-MOF的深入理解，可以为其在环境治理和能源转化等领域的应用提供更好的指导，从而推动有关技术的进步与发展。
参考文献：Xu, X., Xu, D., Lu, S. et al. Atomically dispersed recognition unit for selective in vivo photoelectrochemical medicine detection. Nat Commun 15, 8827 (2024).
科学家通过原位拉曼光谱和差分电化学质谱技术深入研究了Pt电极表面水氧化生成H2O2的机理！
肠道微生物研究领域进展：一种离子色谱同时测定乳酸和7 种短链脂肪酸的检测的新方法问世
高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、HAADF-STEM等仪器揭示铁电纳米线电诱导非晶化机制！
计量支撑新质生产力发展推进会暨2024测量科学与产业计量测试技术报告会成功召开
引领前沿质谱应用，聚焦健康与环境热点议题iCMS 2024质谱网络大会
《人全血 糖化血红蛋白 HbA1C 含量 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法》CAIA标准发布！
科学家通过原位拉曼光谱和差分电化学质谱技术深入研究了Pt电极表面水氧化生成H2O2的机理！
科学家通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多种手段揭示了LAGP膜在锂提取过程中微观演变与性能变化！
核磁共振（NMR）和质谱（MS）等仪器揭示光催化下烯烃的区域选择性功能化的新机制!
科学家通过时间分辨光谱技术（TA光谱）成功揭示了CdSe纳米板中的奥特-汤恩斯分裂效应！
扫描隧道显微镜STM和扫描隧道谱STS等技术揭示石墨烯纳米材料中自旋多体系统的特性！
科学家通过拉曼光谱、PL光谱、ICP-AES、SEM、TEM等技术揭示不同掺杂浓度、厚度以及层数的MoSe2和WSe2对二维场效应晶体管（2D FETs）性能的影响！
