中国农业科学院质标所构筑高专一性单原子纳米酶并成功应用于有机磷类农药高灵敏检测

近日，中国农业科学院质标所“农产品质量安全检测技术”创新团队创制了一种新型铈单原子纳米酶，该单原子纳米酶具有优异且专一的类过氧化物酶活性，在多功能传感器的构建尤其是有机磷类农药的选择性和高灵敏分析中取得了成功应用。该成果发表于纳米技术领域国际著名学术期刊《今日纳米（Nano Today）》（IF：17.4）。
 
　　有机磷类农药在农业生产中广泛应用，但其不合理使用会对人类健康和环境安全造成巨大的潜在风险。因此，有机磷类农药的高效、快速、灵敏检测在保障食品安全和环境安全中具有重要意义。单原子纳米酶具有原子分散的金属活性位点，在众多生化反应中展现出优异的催化性能，作为新一代模拟酶，在污染物传感分析领域有着广阔的应用前景。然而已报道的单原子纳米酶大多具有多种类酶活性，导致背景信号较高，从而对检测灵敏度和低值样品检测准确度造成较大影响。如何提高单原子纳米酶的专一性极具挑战。
 
　　鉴于此，研究团队在前期金属有机框架材料的研究基础上，设计了一种铈单原子纳米酶，并通过调整Zn/Ce投料比和煅烧温度，成功实现了铈单原子纳米酶类酶活性的调控。理论研究和实验结果表明，在适宜反应条件下，铈单原子纳米酶具有Ce-N4催化活性中心和优异的专一性，其类过氧化物酶活性远远高于类氧化酶活性（~17倍）和类过氧化氢酶活性（~35倍）。在此基础上，研究团队构建了基于铈单原子纳米酶的多功能传感分析平台，并通过有机结合生物酶-化学拟酶级联放大反应，建立了简单、快速的有机磷类农药比色分析方法，实现了有机磷类农药的高灵敏精准速测。该研究工作揭示了铈单原子纳米酶的催化机制，发展了单原子纳米酶合理设计和性能调控新策略，为拓宽单原子纳米酶应用和提高污染物传感分析性能提供了新思路和新方案。
 
　　该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费、中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。
 
　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102236



日期：2024-05-04