基于姜黄素功能化金纳米颗粒的过氧化氢可视化检测：一种高效纳米酶的双模式传感策略

本研究针对天然酶稳定性差、成本高等问题，开发了姜黄素功能化金纳米颗粒(Cur-AuNPs)作为过氧化物酶模拟物(nanozyme)。通过绿色合成法制备的Cur-AuNPs展现出优异的催化性能，其对于H2O2的米氏常数(Km=3.10×10-3 M)显著优于天然HRP酶。研究建立了比色-电化学双模式检测体系，在牛奶样品中实现95%回收率，为食品检测和临床诊断提供了新工具。

　　

过氧化氢(H₂O₂)作为重要的生物标志物，在食品工业中被用作防腐剂，但其过量摄入与癌症、阿尔茨海默病等疾病密切相关。传统检测依赖天然过氧化物酶(如HRP)，但这些酶存在易变性、储存条件苛刻等缺陷。纳米酶(nanozyme)作为新兴的人工酶模拟材料，虽具有稳定性优势，但普遍面临催化效率低、生物相容性差的问题。

印度N.S.S. College Nemmara等机构的研究人员创新性地利用姜黄素(curcumin)同时作为还原剂和稳定剂，通过一锅法合成金纳米颗粒(Cur-AuNPs)。该材料展现出类过氧化物酶活性，其表面等离子体共振(SPR)效应可促进H₂O₂分解为高活性羟基自由基(·OH)，进而氧化显色底物TMB产生肉眼可见的蓝色变化。研究通过双模式(比色/电化学)检测系统，在牛奶样品中实现10μM检测限，相关成果发表于《Scientific Reports》。

关键技术包括：1) 姜黄素辅助的金纳米颗粒绿色合成与表征(UV-Vis、FTIR、TEM)；2) 基于TMB氧化的比色动力学分析；3) 修饰电极的循环伏安法(CV)和阻抗谱研究；4) 实际样品(牛奶)的加标回收实验。

【Characterisation of Curcumin& Cur-AuGNP】
姜黄素在碱性条件下(pH 9.5)还原Au³⁺形成粒径15nm的球形Cur-AuNPs，表面zeta电位-28.2mV确保胶体稳定性。FTIR证实姜黄素通过酮烯醇式(C=O, 1635cm^-1)与金表面结合，拉曼光谱显示C=C键振动峰从1601cm^-1红移至1532cm^-1，证实强相互作用。

【Peroxidase mimicking property of gold nanoparticle】
在pH4条件下，Cur-AuNPs催化H₂O₂分解产生·OH自由基，使TMB在370/650nm处出现特征吸收。动力学分析显示对H₂O₂的K_m(3.10mM)低于天然HRP(3.72mM)，表明更高底物亲和力。

【Mechanistic elucidation of H₂O₂ detection】
电化学研究揭示Cur-AuNPs修饰电极使H₂O₂还原过电位降低480mV(-0.68V→-0.2V)，阻抗值从18821Ω·cm^-2降至3891Ω·cm^-2，证实其促进电子转移的能力。

该研究开创性地将姜黄素的生物活性与金纳米颗粒的SPR效应相结合，提出的"等离子体增强催化机制"为设计高效纳米酶提供了新思路。相比传统检测方法，该双模式系统兼具操作简便性(肉眼可视)和精确性(电化学定量)，在食品安全监测和疾病诊断领域具有重要应用前景。特别值得注意的是，绿色合成路线避免了有毒试剂，使该方法更符合可持续发展要求。