近红外光增强单宁酸铜纳米片类过氧化物酶活性实现口腔挥发性硫化合物的超灵敏检测

针对牙周炎诊断中挥发性硫化合物(VSCs)检测灵敏度不足的问题，研究人员开发了具有光热协同效应的单宁酸铜纳米片(CuTA NSs)新型纳米酶体系。该平台通过近红外(NIR)光增强类过氧化物酶(POD-like)活性，实现了0.169 μM的超低检测限，结合智能手机比色分析为牙周炎POCT诊断提供了创新解决方案。

　　

牙周炎作为困扰全球10.8%人口的慢性炎症性疾病，不仅导致牙齿脱落，更与心血管疾病、阿尔茨海默病等系统性疾病密切相关。然而现有诊断方法面临两大困境：金标准的"嗅辨法"主观性强，而仪器检测又存在成本高、操作复杂等瓶颈。更严峻的是，作为关键生物标志物的挥发性硫化合物(VSCs)——包括硫化氢(H₂S)、甲硫醇(CH₃SH)等，在现有检测技术下难以实现高灵敏、低成本的即时检测(POCT)。

吉林大学研究团队创新性地设计出单宁酸铜纳米片(CuTA NSs)，通过近红外光(NIR)增强的类过氧化物酶(POD-like)催化体系，构建了超灵敏VSCs检测平台。该研究巧妙融合了纳米酶催化和光热增效双重机制：一方面利用Cu⁺/Cu²⁺价态转换提升催化效率，另一方面通过NIR光热效应加速反应动力学。临床验证表明，该系统对牙周炎患者唾液VSCs的检测限达0.169 μM，较传统方法灵敏度提升数十倍，相关成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》。

关键技术包括：1) 水相氧化自组装法制备CuTA NSs；2) 紫外-可见光谱(UV-vis)和X射线光电子能谱(XPS)表征材料特性；3) 临床采集牙周炎患者龈沟液样本；4) 智能手机RGB色彩分析建立定量模型。

【合成与表征】
通过Cu²⁺催化单宁酸(TA)氧化自聚形成的纳米片，扫描电镜显示其具有规整的二维结构。XPS证实材料中Cu⁺/Cu²⁺共存价态，这是实现高效POD-like活性的关键。

【NIR增强机制】
808 nm激光照射使体系温度升高28.3°C，显著加速TMB-H₂O₂显色反应。动力学分析显示，光热效应使催化效率(k_cat/K_m)提升3.7倍。

【VSCs检测性能】
对H₂S的线性检测范围0.125-8.000 μM，覆盖轻、中、重度牙周炎患者唾液浓度。智能手机成像分析结果与分光光度计数据高度一致(R²=0.992)。

【临床验证】
在62例临床样本检测中，该系统区分健康与牙周炎患者的准确率达93.5%，且检测结果与牙周探诊深度(PD)呈显著正相关(p<0.01)。

该研究突破了传统VSCs检测的技术壁垒：1) 首创NIR光热协同纳米酶催化策略，灵敏度达亚微摩尔级；2) 智能手机直读实现"肉眼可视"的POCT诊断；3) 单宁酸生物相容性材料保障临床应用安全。这种将先进纳米材料与移动医疗结合的创新范式，为资源匮乏地区提供了普惠型口腔疾病筛查工具，相关技术路线可拓展至其他气体标志物检测领域。论文通讯作者Xiurong Yang强调，该平台已通过伦理审查，正在进行多中心临床试验，有望三年内实现产品转化。