近日，化学化工学院（功能晶态材料化学江西省重点实验室）刘遂军教授课题组的研究论文 “A boiling- and pH-stable Eu-MOF as turn-on fluorescence probe toward arginine and lysine in aqueous solution and living cells” 在稀土领域国际知名期刊《Journal of Rare Earths》（SCI一区期刊，影响因子9.6）公开发表，第一作者为2024级硕士研究生范小焕，通讯作者为江西理工大学刘遂军教授、郑腾飞博士以及河南城建学院赵振新教授。

精氨酸(Arg)与赖氨酸(Lys)是对人体健康至关重要的必需氨基酸，体内氨基酸水平异常与心血管疾病、神经系统疾病、肾功能不全等多种病症密切相关，开发高灵敏、高选择性的检测手段对临床诊断具有重要意义。传统检测手段存在操作复杂、成本高、灵敏度不足等问题。发光金属有机框架 (MOFs)是一类由有机配体和金属离子通过配位键形成的多孔材料，具备孔道可调、比表面积大、发光性能优异等优势。利用荧光信号的变化可以实现对目标分析物简便、快速的识别检测，但多数 MOF 探针水相稳定性差，在宽 pH 环境、高温水环境中容易发生框架坍塌，同时还存在选择性不足、循环复用性能不理想，难以应用于活细胞等真实生物体系检测的问题，极大限制了其在生物传感领域的实际应用。

图1. JXUST-54开启型荧光传感、活细胞成像与防伪应用示意图

具有可修饰结构与丰富发光位点的稀土 MOFs 为荧光探针的开发提供理想平台。因此，刘遂军教授课题组选用苯并噻二唑衍生物 H₄BTDI 作为有机配体，与Eu(III)离子通过水热反应构筑得到新型三维Eu-MOF，化学式为 [Eu₄(BTDI)₃(DMF)₄]_n (JXUST-54)。该材料具有新颖的 (4,6,8)-连接三维拓扑网络结构，苯并噻二唑环的存在进一步增强了框架的结构稳定性。

图2. JXUST-54的晶体结构

JXUST-54 在 pH 2-13 均可保持晶体结构完整，在 100 ℃沸水、湖水中浸泡 24 h 后结晶度依然保持完整，优异的水热与化学稳定性使其可以适配多种复杂水相检测环境。作为开启型荧光探针，JXUST-54 能够高选择性识别 L-Arg和 L-Lys，检测限分别低至 0.129 μmol/L、0.031 μmol/L，检测体系抗干扰能力强、响应速度快，经过多次循环测试后传感性能无明显衰减。

图3. JXUST-54通过荧光增强传感L-Arg和L-Lys

进一步分析显示，H₄BTDI的固态紫外-可见吸收峰与L-Arg和L-Lys在200-397 nm波长范围内显著重叠。根据 Förster 共振能量转移理论，L-Arg、L-Lys可作为能量供体与 JXUST-54 中 H₄BTDI 配体实现能级匹配，有效降低能量传递势垒，将能量转移至MOF框架，触发显著的荧光开启信号。

图4. JXUST-54传感机制研究

此外，JXUST-54具有良好的生物相容性和低细胞毒性，可突破传统 MOF 探针仅能在体外检测的局限，实现活细胞中L-Arg和L-Lys的检测。依托其荧光响应特性，可拓展该材料在开发指纹可视化成像与信息加密防伪应用，拓展稀土 MOF 的应用场景。

图5. 活细胞MCF-7内JXUST-54共聚焦荧光成像

据悉，本研究得到国家自然科学基金、江西省自然科学基金、功能晶态材料化学江西省重点实验室等资助。

论文信息：A boiling- and pH-stable Eu-MOF as turn-on fluorescence probe toward arginine and lysine in aqueous solution and living cells

DOI: 10.1016/ j.jre.2026.09.029

https://doi.org/10.1016/j.jre.2026.09.029

*文中图片皆来源于上述文章

文、图/范小焕

一审/刘遂军

二审/陈琰

三审/李金辉