双离子触发双活性氧调控策略突破纳米酶固有pH限制实现灵敏铅离子检测

针对纳米酶在中性pH下活性受限的瓶颈问题，西北师范大学团队创新性提出Pb2+/Cl?双离子调控策略，通过构建Pb-Au@Pt三元活性中心与Cl?介导的双活性氧(ClO?/1O2)生成通路，首次实现中性环境下纳米酶活性提升100倍，并开发出检测限达1.36 nM的铅离子光热传感平台，为生理环境检测提供新范式。

　　

论文解读
在生物医学检测领域，纳米酶作为人工模拟酶的革命性材料，其应用却长期受困于一个"酸碱困境"——过氧化物酶(POD)样活性仅在酸性环境(pH 3-4)高效，而在中性生理环境中几乎失活。这种特性使得纳米酶在疾病诊断、环境监测等实际场景中难以施展拳脚。传统解决方案如构建局部酸性微环境或材料表面工程，要么依赖持续质子供应，要么需要复杂的材料重构，均未能从根本上突破这一限制。西北师范大学的研究团队独辟蹊径，从卤素化学中获得灵感，开发出颠覆性的双离子调控策略，相关成果发表在《Sensors and Actuators B: Chemical》。

研究采用紫外-可见光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)等技术，结合密度泛函理论(DFT)计算，以健康志愿者血清为实际样本验证检测性能。通过系统研究Au@Pt核壳纳米颗粒(Au@PtNP)在中性环境下的催化行为，发现Pb²⁺和Cl^?的协同作用可激活"休眠"的纳米酶。

双离子触发POD样活性
透射电镜显示合成的海胆状Au@PtNP粒径约23 nm，铂纳米粒子均匀分布在金种子表面。在pH 7.0时，单独存在Pb²⁺或Cl^?仅使催化效率提升2-3倍，而双离子共存时活性骤增100倍，证实协同效应。XPS证实Pb²⁺诱导表面重构形成Pb-Au@Pt三元活性中心，同时Cl^?通过电子捐赠效应优化界面电子结构。

双活性氧生成机制
EPR捕获到¹O₂特征信号，荧光探针检测到ClO^?生成。研究表明：Cl^?通过亲核攻击H₂O₂形成HOCl中间体，进而歧化为ClO^?；同时优化的电子转移促进¹O₂生成。这种双活性氧(ROS)通路完全规避了传统质子依赖的·OH生成路径。

光热传感平台性能
基于该机制构建的检测体系对Pb²⁺的线性范围为5-200 nM，检测限1.36 nM，抗干扰能力超过100倍。实际血清样本加标回收率达97.2-103.5%，证实其在复杂生物基质中的可靠性。

该研究开创性地提出"离子编程"纳米酶活性的新范式，其三重突破在于：完全解耦催化性能与材料本征特性、避免纳米结构重新设计、建立双活性氧生成框架。Zhonghua Xue团队的工作不仅为重金属检测提供新工具，更通过外源性离子调控策略，为下一代生理环境适用型生物传感器的设计奠定理论基础。Mingyue Luo等研究者特别指出，这种"即插即用"的活化方式可推广至其他金属纳米酶体系，在体外诊断和环境监测领域具有广阔应用前景。