近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)標(biāo)所“農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了一種新型鈰單原子納米酶，該單原子納米酶具有優(yōu)異且專一的類過(guò)氧化物酶活性，在多功能傳感器的構(gòu)建尤其是有機(jī)磷類農(nóng)藥的選擇性和高靈敏分析中取得了成功應(yīng)用。該成果發(fā)表于納米技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《今日納米（Nano Today）》（IF：17.4）。

 

　　有機(jī)磷類農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但其不合理使用會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境安全造成巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，有機(jī)磷類農(nóng)藥的高效、快速、靈敏檢測(cè)在保障食品安全和環(huán)境安全中具有重要意義。單原子納米酶具有原子分散的金屬活性位點(diǎn)，在眾多生化反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，作為新一代模擬酶，在污染物傳感分析領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而已報(bào)道的單原子納米酶大多具有多種類酶活性，導(dǎo)致背景信號(hào)較高，從而對(duì)檢測(cè)靈敏度和低值樣品檢測(cè)準(zhǔn)確度造成較大影響。如何提高單原子納米酶的專一性極具挑戰(zhàn)。

 

　　鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)在前期金屬有機(jī)框架材料的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種鈰單原子納米酶，并通過(guò)調(diào)整Zn/Ce投料比和煅燒溫度，成功實(shí)現(xiàn)了鈰單原子納米酶類酶活性的調(diào)控。理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在適宜反應(yīng)條件下，鈰單原子納米酶具有Ce-N4催化活性中心和優(yōu)異的專一性，其類過(guò)氧化物酶活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于類氧化酶活性（~17倍）和類過(guò)氧化氫酶活性（~35倍）。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于鈰單原子納米酶的多功能傳感分析平臺(tái)，并通過(guò)有機(jī)結(jié)合生物酶-化學(xué)擬酶級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，建立了簡(jiǎn)單、快速的有機(jī)磷類農(nóng)藥比色分析方法，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)磷類農(nóng)藥的高靈敏精準(zhǔn)速測(cè)。該研究工作揭示了鈰單原子納米酶的催化機(jī)制，發(fā)展了單原子納米酶合理設(shè)計(jì)和性能調(diào)控新策略，為拓寬單原子納米酶應(yīng)用和提高污染物傳感分析性能提供了新思路和新方案。

 

　　該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102236