MXene/氧化钴纳米微花纳米酶用于尿酸即时检测的创新传感器研究

《Microchemical Journal》：MXene/cobalt oxide nano-micro flower nanozymes for point-of-care detection of uric acid

本文开发了一种基于MXene/氧化钴纳米微花结构的新型非酶即时检测（POC）传感器，通过一步电沉积法构建的纳米微花形态显著增大了反应界面与活性位点密度，实现了8.6倍信噪比提升、50-1500?μM宽线性范围及28天稳定性，在唾液和血清实际样本中与实验室设备相关性达r=0.96，为小型分子床旁检测提供了低成本、高选择性解决方案。

　　

亮点

本研究通过简易的一步电沉积法，在MXene存在下成功构建了氧化钴纳米微花（NMFs）结构。场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）表征显示，该结构由同心花瓣状单元组成，显著增大了比表面积，为尿酸（UA）吸附和氧化提供了丰富活性界面。COMSOL Multiphysics模拟进一步揭示，该形态可增强表面电势，从而提升电子转移效率。

电极表征

氧化钴的表面形貌和分布显著影响传感性能——更大的比表面积意味着更多尿酸吸附位点！有趣的是，当氧化钴在MXene表面沉积时，其结构从零散花瓣（PL）转变为规整的纳米微花（NMFs）。能谱分析（EDS）证实材料由钴、氧、钛和碳元素组成，且钴以Co²⁺/Co³⁺氧化还原对形式存在，这正是其模拟氧化酶活性的关键。X射线衍射（XRD）图谱也清晰显示出氧化钴的晶体特征峰。

分析性能评估

采用差分脉冲伏安法（DPV）评估传感器性能，结果显示：在尿酸浓度50-1500?μM范围内，电流响应呈优异线性关系，灵敏度达0.031?μA/μM，检测限低至1.7?μM！传感器抗干扰能力出众，即使在高浓度抗坏血酸、多巴胺等物质共存下，对尿酸的选择性仍超过90%。更令人惊喜的是，它在室温下能保持28天稳定性（相对标准偏差RSD=3.9%），完全满足实际应用需求。

实际样本检测

在真实唾液和血清样本测试中，传感器与实验室Mindray BS-430设备检测结果高度吻合（相关性r=0.96），临床特异性分别达100%（唾液）和92%（血清）。这说明它无需样本预处理即可直接用于复杂生物液体，真正实现了“样本入-结果出”的床旁检测愿景。

结论

我们成功开发了一种基于MXene/氧化钴纳米微花的非酶尿酸传感器。其独特的同心花状结构不仅增大了反应界面，还通过Co²⁺/Co³⁺循环催化机制提升氧化效率。该传感器具备宽检测范围、高稳定性和卓越临床适用性，为慢性病患者的尿酸监测提供了革命性的便携解决方案。