合成卡西酮类物质作为典型第三代毒品，具备极强成瘾性与高危害性，严重危害公众安全与社会秩序，是毒品溯源、现场稽查的重点管控品类。传统的色谱-质谱联用检测技术虽检测精度可靠，但普遍存在设备昂贵、操作繁琐、检测流程长等问题，难以适配禁毒一线快速筛查、现场即时取证的刚需。因此，开发高灵敏、高特异的甲卡西酮现场快速检测技术对保障公共安全具有重要意义。
针对上述难题，中国科学院新疆理化所科研团队依托前期旋转抑制发射型金属有机框架(MOF)传感材料研发基础(Aggregate, 2025, 6, e70053)，基于甲卡西酮分子结构特性，以氨基为主要识别位点、2-氨基-1,3,5-苯三甲酸为有机配体、镧系金属铕为金属节点，构筑了以“天线效应”为发光机制的氨基功能化Eu-BTB-NH2 MOF传感材料。结合理论与实验分析，系统阐明了旋转抑制发射传感机制：甲卡西酮分子与配体的氨基、苯基通过多重氢键相互作用结合，有效限制了配体分子中苯环的旋转，大幅降低了非辐射跃迁造成的能量耗散，从而激活高效的荧光响应，实现了红色荧光向翠绿色荧光的可视化裸眼判别。基于此，该MOF对甲卡西酮展现出高效的检测性能：检测限低至21 ng/mL，响应时间为1 s。此外，凭借其独特的孔道筛分效应，结合多重氢键构筑的专属识别空腔及特异性分子间作用力，该材料具备优异的选择性和抗干扰能力：检测结果不受氯胺酮等结构类似物、摇头丸等常见毒品以及葡萄糖等18种潜在干扰物的影响。在此基础上，构建了硅基传感芯片，结合团队自主研制的便携式毒品分析仪，实现了尿液、唾液、污水、酒类等复杂基质中甲卡西酮的精准、快速检测。本研究提出的空间尺寸筛分与分子作用力协同增效的特异性检测策略，为高选择性荧光传感探针的精准构筑提供了重要的理论依据与设计指导。
相关研究成果以“Single-Amino Group Counted Rotation-Restriction in Eu-BTB-NH2MOF for Accurate Detection of Methcathinone”为题发表于Small，硕士研究生李静翔和特别研究助理杨璐研为共同第一作者，祖佰祎研究员为通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、新疆国际合作计划、新疆重点研发计划、中国科学院青年创新促进会及天池英才计划等项目的资金支持。
