光驱动黑磷/石墨炔纳米酶中sp-C键互变增强过氧化物酶活性及创伤弧菌双模式检测

为解决食品中创伤弧菌(V. vulnificus)检测灵敏度与操作复杂度的矛盾，研究人员开发了光响应型黑磷/石墨炔(BP/GDY)异质结纳米酶。该材料在近红外光照射下通过C≡C→C=C结构转变使过氧化物酶(POD)活性提升11.8倍，构建的双模式免疫检测平台实现4.7 CFU mL-1 检测限，为食品安全监测提供新型光增强催化策略。

　　

研究背景
创伤弧菌(Vibrio vulnificus)作为致死率超50%的食源性病原体，传统检测方法面临灵敏度与便携性的两难抉择。尽管比色法因无需专业设备成为现场检测(POCT)优选，但天然酶(如HRP)稳定性差、纳米酶催化效率低的瓶颈长期未解。近年来，光调控纳米酶虽能通过非侵入式控制电子转移提升活性，但二维材料黑磷(BP)的高电子-空穴复合率与石墨炔(GDY)的催化位点不足限制了其应用。

研究机构与成果
山东某研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，通过构建BP/GDY异质结纳米酶，利用近红外(NIR)光诱导GDY中sp杂化碳键(C≡C)向sp²
(C=C)的可逆转变，使过氧化物酶样(POD-like)活性最高提升11.8倍。基于此开发的双模式传感器，在海鲜样本中实现5分钟快速检测，检测限低至4.7 CFU mL^-1
，为资源有限地区的食品安全监测提供创新方案。

关键技术方法
采用超声剥离法制备BP纳米片，原位聚合六乙炔基苯(HEB)单体构建BP/GDY异质结；通过紫外-可见光谱(UV-vis)和电子顺磁共振(EPR)验证光催化机制；结合酶联免疫吸附试验(ELISA)构建双模式(比色/光热)检测平台；使用实际海鲜样本验证检测效能。

研究结果

1. 材料制备与表征
   TEM显示BP纳米片成功负载GDY薄膜，X射线光电子能谱(XPS)证实光照后GDY的C≡C键含量下降28.6%，验证光致结构转变。

2. 光增强催化机制
   EPR检测显示NIR照射下BP/GDY的·OH信号强度提升3.2倍，揭示GDY电子释放与BP热电子协同作用，使催化效率达pristine GDY的11.8倍。

3. 双模式检测性能
   比色模式线性范围10¹
   -10⁶
   CFU mL^-1
   ，光热模式温差响应达0.48°C/log(CFU)，对6种干扰菌株保持高特异性。

结论与意义
该研究首创性地利用光驱动sp-C键重构策略突破纳米酶活性限制，其构建的便携式检测平台兼具高灵敏度(比传统ELISA提升2个数量级)与抗干扰能力。GDY结构转变诱导的电荷重分布机制为新型光响应材料设计提供范式，尤其在海洋病原体监测领域展现重大应用潜力。