Personalizando superestructuras macroporosas covalentes orgánicas jerárquicas en 3D para una interfaz de biosensado mejorada en biosensores electroquímicos altamente sensibles

RESUMEN La construcción de una interfaz de biosensado optimizada es fundamental para el biosensado electroquímico. En este trabajo, logramos la construcción controlable de nanostructuras de marcos orgánicos covalentes (COF) macroporosos a través de una estrategia de ensamblaje asistido por plantillas, resultando en morfologías bien organizadas que son adecuadas como materiales avanzados para electrodos. Estas estructuras macroporosas con microambientes únicos soportan una inmovilización eficiente de los elementos de bioreconocimiento a través de interacciones supramoleculares confinadas por la estructura. Notablemente, la superestructura COF macroporosa jerárquica en 3D permite la creación de una interfaz de biosensado mejorada, facilitando la inmovilización de enzimas, la mejora en la transferencia de masa y carga, y el enriquecimiento eficiente del sustrato, aumentando significativamente el rendimiento del biosensado. Por lo tanto, el electrodo de biosensado desarrollado, cargado con acetilcolinesterasa (AChE), muestra alta sensibilidad, estabilidad y fuerte capacidad de antiinterferencia para la detección electroquímica de diversos plaguicidas organofosforados (OPs), con límites de detección ultrabajos en un nivel de sub-pg mL ‒1. Además, un dispositivo de biosensado portátil integrado con HMSCOF cargado de AChE demuestra niveles de recuperación fiables (que oscilan entre 96.4 y 105.3%) para la detección de OP en agua de ríos y verduras de hojas, subrayando su aplicabilidad práctica. Este estudio demuestra que la combinación de materiales COF macroporosos con elementos de bioreconocimiento ofrece una estrategia prometedora para el avance de biosensores electroquímicos portátiles de alto rendimiento destinados a monitoreo ambiental y aplicaciones de seguridad alimentaria.