人體呼氣中存在多種與健康狀況密切相關的微電外延標志物分子。在眾多的學院新突標志物分子中，NH3能直接反映腎臟、孫正實現肝臟和腸道等器官和內循環系統功能，宗課對于痛風、題組體氨慢性腎炎和高血氨癥等疾病監測均具有很重要的電器代謝指標特性。但是碼人極低的呼氣氨濃度（50-1000 ppb）很難被傳統的氧化物傳感器專一、靈敏地檢測。微電外延那么如何設計專一性的學院新突分子識別結構，使其在復雜的孫正實現人體呼氣環境中精準測定NH3成為可能？金屬有機框架化合物（MOFs）通常具有識別分子的活性位點，可以模仿生物系統中的宗課蛋白受體與特定的客體分子的作用機制。然而局限于緩慢的題組體氨電子傳輸特性，傳統MOF無法有效地將化學信號轉換成電子信號，電器代謝因此需要從頭設計基于MOF的碼人高效電子器件來實現分子解碼的功能。

TOC: MOF外延電子器件檢測人體呼出氨（Credit: Xiang Yao/Sun Lab）

近日，微電外延復旦大學孫正宗和李巧偉課題組通過范德華外延的方法，在毫米級單晶晶疇石墨烯表面外延生長了長程有序的MOF結構（LR-epi-MOF），其具有30°的外延生長角度和2.8%的晶格錯配度。這一研究成果以“Long-Range Epitaxial MOF Electronics for Continuous Monitoring of Human Breath Ammonia”為題發表于美國化學會志J. Am. Chem. Soc.。

據介紹，這種長程有序外延結構可以有效促進NH3分子和MOF，MOF和外延基底石墨烯之間的電荷轉移行為，增強界面處的整體電荷離域和全局耦合效應。得益于這些特性，LR-epi-MOF器件可以在潮濕環境下準確檢測0.1 ppb的NH3濃度，并在復雜環境中保持對NH3分子的專一響應?；贚R-epi-MOF構建的外延電子器件檢測系統可以實時監測正常生活模式、運動模式和蛋白質代謝模式中的呼氣氨濃度的變化。在對于呼氣氨的連續監測過程中，研究者發現，適當的鍛煉會有利于汗液排泄降低體內的代謝氨產物，此外，可溶性蛋白粉的攝入會導致代謝氨的快速升高，但是一般會在8-10小時內恢復到正常水平

博士生鞏鵬第一作者，微電子學院教授孫正宗和化學系教授李巧偉為該工作的共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和復旦大學義烏研究院項目的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12135

制圖：實習編輯：孫一諾責任編輯：李斯嘉