LaVO4纳米立方体作为高效仿生催化剂用于过氧化氢和葡萄糖的快速比色检测

研究人员针对天然酶稳定性差、成本高等问题，开发了LaVO4纳米立方体（LVNCs）作为新型仿生过氧化物酶，通过水热法合成并证实其催化氧化TMB的活性。该材料在H2O2检测中线性范围2-30 μM（检出限0.067 μM），葡萄糖检测中5-100 μM（检出限0.83 μM），具有高灵敏度、抗干扰性和实际样本检测潜力，为复杂环境分析提供了新工具。

　　

在生物传感和医学检测领域，天然酶如过氧化物酶（HRP）虽催化效率高，却存在纯化复杂、易失活等瓶颈。传统比色检测材料依赖贵金属或生物酶，成本高且稳定性差。针对这一难题，山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室的研究团队创新性地将具有多价态钒元素的LaVO₄纳米立方体（LVNCs）开发为仿生催化剂，相关成果发表于《Journal of Molecular Structure》。

研究采用水热法一步合成LVNCs，通过XRD确认其单斜晶系结构，结合紫外光谱和动力学分析揭示催化机制。实验发现，LVNCs在H₂O₂存在下可高效催化无色的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）氧化为蓝色产物，其催化过程符合乒乓机制，关键活性物质为超氧自由基（?O₂^-）。

主要研究结果

1. 材料表征：XRD显示LVNCs的(011)和(200)晶面衍射峰与单斜相LaVO₄标准卡匹配，SEM证实其立方体形貌，比表面积达89.7 m²/g，为底物吸附提供丰富位点。
2. 催化性能：LVNCs的米氏常数（K_m）低于HRP，表明对TMB和H₂O₂亲和力更强。电子顺磁共振谱直接检测到?O₂^-信号，证实自由基主导氧化过程。
3. 检测应用：构建的比色平台对H₂O₂和葡萄糖的检测限分别达0.067 μM和0.83 μM，血清样本加标回收率98.2%-103.5%，且耐受pH 2-10和高温（60℃）。

结论与意义
该研究首次揭示了LaVO₄的类酶活性，其稳定的单斜相结构和多价态钒元素协同促进电子转移，解决了传统酶传感器环境适应性差的问题。Xiaofei Yin团队开发的LVNCs比色平台为食品工业葡萄糖监测和环境污染H₂O₂检测提供了廉价、耐用的替代方案，尤其适用于现场快速检测场景。研究同时为设计钒酸盐基纳米酶提供了新思路，拓展了LaVO₄在生物医学领域的应用边界。