MXene量子点-磷化钼纳米酶：用于四环素比色检测的高效过氧化物酶模拟物

本研究针对天然酶稳定性差和传统检测方法复杂的问题，开发了MQDs-MoP纳米酶用于四环素检测。该材料通过水热-磷化法制备，表现出优异的过氧化物酶模拟活性，可实现H2O2分解产生活性羟基自由基(•OH)。DFT计算证实MoP与MQDs的协同作用促进电子转移，优化中间体吸附。基于此构建的比色传感平台具有宽线性范围(1.5–1000 ng/mL)和超低检测限(1.15 ng/mL)，为食品和环境监测提供了新方案。

　　

抗生素滥用已成为全球性的公共卫生问题，其中四环素作为广谱抗生素，在畜牧业中的过度使用导致药物残留通过食物链进入人体，可能引发抗生素耐药性、骨骼生长抑制等一系列健康风险。然而，现有的四环素检测方法如高效液相色谱法（HPLC）、电化学分析等技术往往需要复杂的样品前处理、昂贵的仪器设备和专业操作人员，极大地限制了其现场快速检测的应用。更令人困扰的是，虽然天然酶催化比色法具有快速、便携的特点，但天然酶本身存在稳定性差、提取成本高、反应条件苛刻等固有缺陷。这些技术瓶颈促使科学家们将目光投向纳米酶——一种具有酶样活性的纳米材料，试图寻找更稳定、更经济的替代方案。

在这项发表于《Microchemical Journal》的研究中，兰州交通大学材料科学与工程学院的研究团队成功开发了一种新型MQDs-MoP（MXene量子点-磷化钼）纳米复合材料，并系统评估了其过氧化物酶模拟活性及在四环素检测中的应用潜力。该研究不仅为解决实际检测难题提供了新材料，还通过理论计算深入揭示了催化机理，为纳米酶的理性设计提供了重要见解。

研究人员主要采用水热合成与磷化处理相结合的混合策略制备MQDs-MoP纳米复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）等表征手段分析材料形貌和结构，利用稳态荧光分析和电子顺磁共振（EPR）光谱验证其催化产生羟基自由基（•OH）的能力，并采用密度泛函理论（DFT）计算模拟催化过程中的电子转移和中间体吸附行为。

制备与结构表征

研究团队通过两步法成功合成了MQDs-MoP纳米复合材料：首先采用水热法合成前驱体，随后通过磷化处理获得最终产物。TEM表征显示，MQDs具有良好的分散性，平均粒径为2.5-3.0纳米。MQDs-MoP复合材料中，MoP纳米颗粒均匀分布在MQDs基底上，有效防止了纳米颗粒的团聚，提供了丰富的活性位点。

过氧化物酶样活性评估

实验结果表明，MQDs-MoP表现出优异的过氧化物酶模拟活性，能够高效催化H₂O₂分解产生•OH自由基。动力学分析显示，该材料对底物TMB（3,3',5,5'-四甲基联苯胺）和H₂O₂均具有高亲和力，表明其催化效率显著优于单一组分。

催化机理探究

DFT计算从理论上揭示了催化增强机制：MoP与MQDs之间的强协同相互作用促进了电子转移，优化了反应中间体的吸附能，这是提高催化性能的根本原因。这种界面工程策略为设计高效纳米酶提供了新思路。

四环素检测应用

基于MQDs-MoP的过氧化物酶样活性，研究团队构建了灵敏可靠的比色传感平台用于四环素检测。该传感器表现出宽线性检测范围（1.5-1000 ng/mL）和超低检测限（1.15 ng/mL），在实际样品检测中展现出良好的应用前景。

该研究成功开发了一种具有优异过氧化物酶模拟活性的MQDs-MoP纳米复合材料，并通过实验与理论计算相结合的方式深入阐释了其催化增强机制。所构建的四环素比色传感平台不仅具有高灵敏度和可靠性，更重要的是为纳米酶在食品安全和环境监测领域的实际应用提供了新范式。这项工作不仅深化了对金属磷化物基纳米酶构效关系的理解，而且展示了MXene量子点与金属磷化物复合材料在解决实际检测难题方面的巨大潜力，为未来开发高性能纳米酶材料指明了方向。