综述:单原子纳米酶用于电化学传感氧化应激生物标志物

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:TRENDS IN Chemistry 14.0

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  该综述聚焦单原子纳米酶(SANs)在氧化应激生物标志物电化学检测中的应用,介绍其作为氧化还原酶模拟物的优势,可检测 H2O2、NO、GSH、UA 等标志物,分析进展、挑战及未来方向,助力医疗健康领域。

  

单原子纳米酶:氧化应激生物标志物电化学传感的新利器


在慢性疾病的理解与管理中,开发可靠且低成本的氧化应激生物标志物传感器至关重要。近年来,单原子纳米酶(single-atom nanozymes,SANs)凭借原子级分散的金属位点及独特的金属 - 氮 - 碳(M–N–C)结构,作为极具潜力的氧化还原酶模拟物崭露头角。其不仅具备卓越的催化效率与特异性,还对过氧化氢(H2O2)、一氧化氮(NO)、谷胱甘肽(GSH)、尿酸(UA)等氧化应激生物标志物展现出出色的传感能力。

单原子纳米酶的类型与传感优势


SANs 的类型丰富多样,包括过氧化物酶型、过氧化氢酶型、氧化酶型、超氧化物歧化酶型及谷胱甘肽(GSH)类似型等,这些特性使其成为氧化应激生物标志物检测的理想选择。在检测应用中,SANs 表现出优异的信号放大能力,可用于检测 H2O2、NO、硫化氢(H2S)、抗坏血酸(AA)、UA、GSH 等多种物质,且其分析检测性能优于纳米颗粒类似物。

面临的挑战


尽管 SANs 优势显著,但其发展仍面临挑战。目前,昂贵的合成成本与复杂的表征手段限制了 SANs 的更广泛应用,如何降低成本、简化表征流程成为亟待解决的问题。

未来发展方向


展望未来,SANs 在氧化应激生物标志物检测领域有诸多发展方向。多重传感技术的开发可实现对多种标志物的同时检测,提升检测效率;多读数模式的应用能从不同维度获取检测信息,增强结果的可靠性;与物联网(internet of things,IoT)的集成可推动实时监测与远程医疗的发展;替代辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)则为生物传感提供了新的酶源选择;而在真实世界诊断中的应用探索,将进一步推动 SANs 从实验室走向临床,为疾病的早期诊断与精准治疗提供有力支持。

这篇综述全面梳理了 SANs 在氧化应激生物标志物电化学检测中的关键进展、挑战与未来方向,旨在为相关研究提供指导,推动其在医疗健康与疾病管理中实现更具实际影响力的应用。

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