双金属CuFe/Fe立方体纳米酶与普鲁士蓝类似物构建的高效比色免疫检测平台

针对普鲁士蓝类似物(PBAs)立方形态和结构限制导致的催化性能不足问题，研究人员通过共沉淀/水热法设计出具有外延沉积结构的双金属CuFe/Fe DMPBA纳米酶复合材料。该材料展现出19.80 U mg-1 的优异过氧化物酶(POD)样活性，并成功构建检测限达0.007 ng mL-1 的HER2比色免疫传感器，为肿瘤标志物检测提供了高性能、低成本的新型纳米酶解决方案。

　　

在生物传感领域，纳米酶正逐步取代天然酶成为新一代催化材料。然而，当前基于贵金属或金属有机框架(MOFs)的纳米酶体系面临成本高昂、合成复杂等瓶颈。普鲁士蓝类似物(PBAs)虽具有开放框架结构和可调金属活性位点，但其固有的立方形态和单一元素组成严重制约了催化效率。如何突破PBAs的结构限制，开发高性能、低成本的纳米酶，成为亟待解决的科学问题。

福州大学的研究团队创新性地设计出双金属CuFe/Fe普鲁士蓝类似物纳米酶复合材料(CuFe/Fe DMPBA)，通过外延沉积策略显著提升其过氧化物酶(POD)样活性至19.80 U mg^-1
，并成功应用于人表皮生长因子受体2(HER2)的超灵敏检测。这项突破性成果发表于《Biosensors and Bioelectronics》，为肿瘤早期诊断提供了新型检测工具。

研究采用共沉淀法合成立方体CuFe PBA内核，通过水热法在其表面外延生长FePBA纳米层，构建分级结构。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术表征材料形貌，通过稳态动力学分析评估催化性能，最终建立基于TMB/H₂
O₂
显色体系的HER2免疫检测平台。

研究结果

CuFe/Fe DMPBA的合成与表征
SEM显示CuFe PBA呈分散良好的立方体结构(图1A)，而FePBA易聚集(图1B)。复合材料中FePBA沿CuFe PBA棱柱方向外延生长，形成独特的分级结构(图1C)，XRD证实二者晶格匹配度达98.7%。这种结构使比表面积增加2.3倍，为催化反应提供更多活性位点。

催化性能优化
稳态动力学分析表明，CuFe/Fe DMPBA的POD样活性(19.80 U mg^-1
)显著高于单一组分(FePBA: 8.32 U mg^-1
; CuFe PBA: 6.15 U mg^-1
)。机理研究发现，Cu²⁺
/Fe³⁺
双金属协同效应加速了电子转移，使H₂
O₂
分解效率提升3.1倍。

HER2检测性能
构建的"mAb₁
-HER2-pAb₂
/CuFe/Fe DMPBA"夹心免疫检测体系，在0.01-10 ng mL^-1
范围内呈现优异线性(R²
=0.997)，检测限低至0.007 ng mL^-1
，较传统ELISA方法灵敏度提高15倍。对血清样本的加标回收率达97.3%-103.5%，证实其临床适用性。

结论与展望
该研究通过创新性的外延生长策略，成功突破PBAs立方结构的催化限制。CuFe/Fe DMPBA纳米酶不仅为HER2检测提供超灵敏平台，其"核-壳"设计理念更为开发新型功能化PBA材料指明方向。未来通过调控金属元素组合，有望拓展其在多标志物联合检测、即时诊断(POCT)等领域的应用。