基于AuPt NPs@ZnNi-MOF纳米复合物与超支化HCR信号放大策略的电化学传感器用于Cd2+的高灵敏检测

针对环境中痕量Cd2+污染检测的灵敏度与特异性难题，研究人员开发了一种基于AuPt NPs@ZnNi-MOF纳米复合电极与超支化HCR（杂交链反应）信号放大策略的电化学传感器。该传感器通过3D DNA walker（三维DNA步行器）触发催化发夹自组装（CHA）和超支化HCR级联放大，实现电流信号提升2.52倍，检测限低至0.221 pmol/L，成功应用于饮用水和茶叶等实际样品检测，为重金属污染监测提供了高性价比解决方案。

　　

镉离子检测新突破：当纳米材料遇见DNA纳米技术

重金属污染已成为威胁人类健康的隐形杀手，其中镉离子（Cd²⁺）因其极强的生物累积性和致癌性备受关注。尽管现行光谱检测方法如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）精度较高，但其依赖大型设备、操作复杂的特性限制了现场检测应用。而传统电化学传感器又面临灵敏度不足、抗干扰能力弱的瓶颈。如何开发兼具高灵敏、低成本且便于现场使用的检测技术，成为环境监测领域的迫切需求。

河南工业大学的研究团队在《Food Bioscience》发表的研究中，巧妙融合纳米材料与DNA纳米技术，构建了一种革命性的电化学传感器。该研究通过原位生长金铂合金纳米颗粒（AuPt NPs）于锌镍金属有机框架（ZnNi-MOF）表面，形成具有49.16%电流增强效应的纳米复合材料；同时引入DNAzyme（脱氧核酶）驱动的3D DNA walker与超支化杂交链反应（HCR）双重放大策略，最终实现0.221 pmol/L的超低检测限。

关键技术方法
研究采用溶剂热法合成ZnNi-MOF基底，通过原位还原负载AuPt NPs；利用磁珠固定DNAzyme识别体系，通过Cd²⁺激活的切割反应释放walker DNA触发CHA；设计的Y型DNA结构引导超支化HCR形成长双链，嵌入电活性分子亚甲蓝（MB）实现信号输出；采用差分脉冲伏安法（DPV）检测信号，并验证实际样品加标回收率。

研究结果

材料表征与电极优化
透射电镜显示AuPt NPs均匀分布于绣球花状ZnNi-MOF表面，比表面积达382 m²/g。电化学测试表明，该复合材料使电子转移电阻降低68%，显著提升电极导电性。

信号放大机制验证
3D DNA walker在1小时反应中产生8.7倍信号增益，超支化HCR进一步将双链DNA产量提升15.3倍，较传统线性HCR效率提高3.2倍。

分析性能评估
传感器在0.001-500 nmol/L范围内呈线性响应，对Hg²⁺、Pb²⁺等干扰离子的抑制比达22.6:1。实际样品检测回收率为96.3%-104.8%，优于国标方法。

结论与展望
该研究通过AuPt NPs@ZnNi-MOF与DNA纳米技术的协同创新，突破了电化学传感器在重金属检测中的性能天花板。其创新性体现在三方面：首先，双金属MOF与合金纳米颗粒的复合设计解决了电极材料导电性与活性位点数量的矛盾；其次，3D DNA walker与超支化HCR的级联放大策略将信号放大效率提升至传统方法的2.52倍；最后，磁分离技术的引入有效降低了复杂基质干扰。这种"纳米材料-核酸放大"联用策略为发展便携式重金属检测设备提供了新范式，在食品安全监测和环境应急检测中具有广阔应用前景。