基于莽草酸衍生碳点纳米酶的双模式传感：比率荧光与比色法联用检测杀菌剂恶霉灵

针对农业杀菌剂恶霉灵（HML）残留检测的技术瓶颈，研究人员开发了一种具有类过氧化物酶活性的荧光碳点纳米酶（Fe-SACDs-RhB）。该探针通过比率荧光信号（494/578 nm）和比色法（TMB-H2O2体系）实现双模式检测，检出限分别达0.49 μM和1.13 μM。研究揭示了ROS（•OH/•O2-/1O2）介导的催化机制，为农药残留现场监测提供了新策略。

　　

恶霉灵（Hymexazol, HML）作为高效广谱杀菌剂，在农业生产中广泛应用，但其环境残留可能通过食物链威胁生态安全和人类健康。目前，HML检测主要依赖气相色谱（GC）和质谱（MS）等仪器分析方法，这些技术虽精准却受限于高昂成本、复杂前处理和专业操作要求，难以满足田间现场检测需求。与此同时，基于纳米酶的荧光/比色传感技术因其快速响应、低成本和高便携性优势，已成为环境污染物检测的研究热点。然而，针对HML的纳米酶传感体系尚未见报道，且单一信号检测模式的抗干扰能力不足。

为解决上述问题，山东某高校研究团队在《Talanta》发表了一项创新性研究，利用莽草酸（Shikimic acid, SA）衍生的碳点纳米酶（Fe-SACDs-RhB），首次实现了HML的双模式（比率荧光+比色法）检测。该纳米酶兼具荧光特性和类过氧化物酶（Peroxidase-like）活性，通过竞争性消耗活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的机制，使HML浓度与荧光信号比值（I₅₇₈/I₄₉₄）和吸光度（652 nm）建立定量关系，在土壤和水体样本中表现出优异回收率。

关键技术方法
研究采用溶剂热法合成铁掺杂单原子碳点（Fe-SACDs），通过罗丹明B（RhB）修饰构建双发射探针Fe-SACDs-RhB。利用高分辨透射电镜（HR-TEM）和动态光散射（DLS）表征材料形貌，电子顺磁共振（ESR）鉴定ROS种类，荧光光谱和紫外-可见分光光度法分别评估比率荧光和比色性能。实际样本检测采用加标回收实验验证。

研究结果

1. 材料表征
   Fe-SACDs-RhB呈现4.18 nm的均匀粒径和0.21 nm晶格条纹（图S1），FT-IR证实SA成功碳化，XPS显示Fe-N₄活性位点。DLS显示纳米酶在pH 3-11范围内稳定性良好。

2. 荧光传感机制
   Fe-SACDs-RhB在494 nm（碳点本征发射）和578 nm（RhB发射）处呈现双峰。HML通过氢键和π-π堆积作用与RhB单元结合，使578 nm荧光增强4.7倍，而494 nm信号保持稳定，实现比率检测（LOD=0.49 μM）。

3. 比色传感机制
   在H₂O₂存在下，Fe-SACDs-RhB催化TMB氧化生成蓝色ox-TMB（λ_max=652 nm）。HML通过清除ROS（•OH为主）抑制该反应，吸光度下降程度与HML浓度线性相关（LOD=1.13 μM）。

4. 实际样本分析
   土壤和水体样本的加标回收率为92.3%-106.8%，相对标准偏差（RSD）<4.5%，证实方法可靠性。

结论与意义
该研究创新性地将碳点纳米酶的荧光特性与酶催化功能整合，首次建立HML的双模式检测平台。比率荧光设计有效克服环境干扰，比色模块提供可视化判读可能，两者协同提升了检测准确性。提出的ROS竞争消耗机制为其他农药检测提供了普适性策略。研究成果不仅拓展了莽草酸的高值化应用，更为发展便携式农残检测设备奠定了材料基础，对保障食品安全和生态健康具有重要实践价值。