ACS Appl. Mater. Interfaces: 同手性MOF纳米片对α-羟基羧酸手性异构体的荧光增强型对映选择性传感

手性在医药、生物和食品添加剂等领域变得越来越重要。生命体中同一物质的不同对映异构体展现了不同性质，甚至某种异构体能引起有机体不良的反应，如食品添加剂D-和L-乳酸等α-羟基羧酸异构体，因此识别这些异构体是非常重要且极具挑战性的任务。二维MOFs材料因其在气体分离、能量转换和储存、催化和传感领域所表现出的优异性能而引起了更多研究者的兴趣，然而由于缺乏同手性MOFs及本质上纳米层的堆积导致同手性和纳米层剥离及相关的对映选择性催化和传感仍面临大的挑战。已报道的二维手性MOF对手性对映异构体产生一定的荧光识别效果，但对于实际应用还有很大的差距。

基于此前的1D金属有机纳米管（HMOF-2）对食品添加剂D/L-乳酸等可进入管内的小尺寸分子显示了明显的荧光猝灭及良好的识别效果，而由于纳米管的限域效应，对大尺寸的R/S-扁桃酸显示了可忽略的响应（J. Mater. Chem. C, 2020, 8, 4453-4460)。为了进一步改进R/S-扁桃酸等α-羟基羧酸的识别效果，我们提出了改进MOF的维度及其表面功能位点进而改变主客体密切作用的策略。和一维纳米管比较，二维超薄纳米层具有高的比表面积和大量裸露的功能位点，可进一步促进主客体密切接触。于是，我们采用了与HMOF-2相同的同手性主配体，用二连接的4,4'-bipyridine取代单连接的pyridine辅助配体，从而构筑了一个二维同手性MOF（HMOF-3），它经溶剂辅助的超声法可剥离成超薄的单层纳米片（HMOF-3-NS）。在R/S-扁桃酸等羟基羧酸和D/L-丙氨酸等氨基酸参与下，HMOF-3-NS悬浮液显示灵敏的荧光增强效应，最高能达到63.5倍，且对映体增强比率KBH(L-色氨酸)/KBH(D-色氨酸)为16.3, KBH(S‑扁桃酸)/KBH(R‑扁桃酸)为2.7，具有实际应用的潜力。

研究结果表明，具有高比表面积、周期的聚合手性环境以及大量功能位点的HMOF-3超薄纳米层能与被探测的手性对映异构体密切接触，从而导致高的对映选择性和高灵敏的传感性能。DFT计算及相关的实验分别证实了主客体辅助的电子转移的荧光增强机理，MS计算也解释了不同构型的异构体与手性纳米层产生了不同识别能力的原因。这项工作强调了同手性二维MOF纳米层对映选择性传感的应用前景。该成果发表在SCI一区期刊ACS Appl. Mater. Interface。