综述：MXene基纳米酶的当前挑战与未来展望

这篇综述系统探讨了MXene基纳米酶（MXenzymes）在生物传感、抗菌治疗、污染物降解和癌症治疗等领域的酶模拟活性（如POD、OXD、CAT、SOD等）。文章重点分析了其二维结构、高导电性和表面可调性带来的催化优势，同时指出生物环境稳定性差、机制研究不足等关键挑战，为未来实现其在生物技术和环境科学中的实际应用提供了方向。

　　

引言

MXenes作为新型二维过渡金属碳/氮化物（如Ti₃C₂T_x、V₂CT_x），自2011年发现以来，凭借高导电性、可调表面化学和亲水性成为纳米酶研究的热点。与传统酶相比，MXene基纳米酶（MXenzymes）具有稳定性高、多功能性和可规模化生产等优势，但其在生理环境中的长期稳定性及催化机制仍需深入探索。

MXenzymes的类型与催化特性

Ti基MXenes（如Ti₃C₂T_x）是研究最广泛的MXenzymes，其表面终止基团（─OH、══O、──F）显著影响过氧化物酶（POD）和氧化酶（OXD）模拟活性。例如，组氨酸修饰的Ti₃C₂T_x通过促进电子转移和底物吸附，高效催化H₂O₂分解。V基MXenes（如V₂CT_x）则表现出罕见的六种酶模拟能力，包括超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx），但其氧化敏感性限制了应用。Nb基MXenes（如Nb₂CT_x）与贵金属纳米颗粒（如Pt、Au）复合后，可增强电化学传感性能。

催化机制与光热增强

MXenzymes的催化活性源于过渡金属价态变化（如Ti³⁺/Ti⁴⁺）和表面缺陷。例如，Wu等发现Ti₃C₂T_x通过自发氧化还原循环催化TMB氧化。光热效应（PTT）进一步提升了催化效率：近红外（NIR）照射下，Pt@V₂CT_x的局部升温降低了H₂O₂分解能垒，显著增强抗菌效果。

挑战与未来方向

MXenzymes面临氧化降解（如Ti₃C₂T_x转化为TiO₂）、生物相容性争议和规模化生产等问题。解决方案包括聚合物包覆、缺陷工程和绿色合成。未来需结合理论计算（如DFT）和原位表征（如XAS）揭示活性位点，并探索非Ti基MXenes（如Mo₂CT_x）的降解行为。

应用前景

在生物医学领域，MXenzymes可用于ROS介导的肿瘤治疗和慢性伤口修复；环境方面，其多酶活性可降解酚类污染物。通过跨学科合作，MXenzymes有望成为下一代人工酶，推动精准医疗和可持续发展。