基于MOF衍生ZnO/Bi2 S3 /ZnIn2 S4 双Z型异质结与双酶活性HPAu/Ag@AFGQDs纳米球的PEC/比色双模式检测 caspase-3活性的创新研究

为解决凋亡相关疾病标志物caspase-3活性检测中灵敏度低、可靠性差的问题，研究人员开发了一种整合MOF衍生双Z型异质结（ZnO/Bi2 S3 /ZnIn2 S4 ）与双酶活性纳米球（HPAu/Ag@AFGQDs）的光电化学（PEC）/比色双模式生物传感器。该传感器通过靶向剪切触发多重信号放大机制，实现了对caspase-3的高灵敏（检测限达0.033 pg mL?1 ）和双模式验证，为临床诊断提供了新工具。

　　

细胞凋亡是维持生命稳态的核心过程，其异常与癌症、阿尔茨海默病等重大疾病密切相关。作为凋亡执行者的caspase-3蛋白，其活性检测一直是临床诊断的难点。传统检测方法如Western blot耗时费力，单模式传感器易受环境干扰。如何实现高灵敏、高可靠性的检测成为领域内亟待突破的瓶颈。

河南理工大学的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表的研究中，创新性地将金属有机框架（MOF）衍生的双Z型异质结与多功能纳米酶结合，构建了PEC/比色双模式生物传感器。通过ZnIn₂
S₄
/Bi₂
S₃
/ZnO异质结实现高效光电流转换，利用HPAu/Ag@AFGQDs纳米球的双酶活性（过氧化物酶/氧化酶模拟）同步触发信号淬灭和显色反应，最终实现对caspase-3活性的精准检测。

关键技术包括：1）水热法构建三维樱花状ZnIn₂
S₄
与Bi₂
S₃
纳米棒复合的Z型异质结；2）Au-S键固定DEVD肽段于Fe₃
O₄
@Au纳米颗粒；3）磁分离技术获取游离纳米酶；4）双模式信号采集系统。

【研究结果】

1. 异质结表征：SEM显示ZnO多面体（63 nm）与Bi₂
   S₃
   纳米棒（直径80 nm）成功组装，UV-Vis证实异质结可见光吸收范围扩展至650 nm。
2. 纳米酶性能：HPAu/Ag@AFGQDs对TMB的催化效率达天然HRP的2.3倍，4-CN沉淀生成速率常数为0.147 min^?1
   。
3. 检测性能：PEC模式线性范围0.1-50 ng mL^?1
   （LOD 0.033 pg mL^?1
   ），比色法ΔA₆₅₂
   与浓度对数呈线性（R²
   =0.997）。

【结论】该研究通过异质结工程与纳米酶协同策略，首次实现caspase-3的双模式交叉验证。双Z型结构使光电流提升3.8倍，而纳米酶介导的沉淀/竞争/位阻三重淬灭机制使信噪比提高12.6倍。对MCF-7细胞凋亡模型的检测回收率达97.2-103.5%，为肿瘤治疗疗效评估提供了新方法。