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铁金属有机框架调控电子转移增强钙钛矿荧光纳米酶级联催化活性的仿生策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月14日 来源:Small 12.1
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荧光纳米酶在诊疗和生物分析中兼具荧光和催化功能,但高荧光产率与高催化活性难以兼得。针对CsPbX3钙钛矿纳米晶(PNCs)催化活性弱的瓶颈,研究人员创新性地提出通过铁金属有机框架(Fe-MOF)调控微环境电子转移的策略。通过原位生长两亲性聚合物修饰的PNCs于MOF上,使其氧化酶(OXD)活性提升7倍,并首次揭示PNCs@MOF复合物中内置电场驱动的电子转移机制。该双功能纳米酶成功构建了抗坏血酸比率荧光检测体系,为生物分析提供了新工具。
这项突破性研究开创性地将CsPbX3钙钛矿纳米晶(PNCs)与铁金属有机框架(Fe-MOF)进行复合,犹如给"荧光明星"PNCs装上了"催化引擎"。通过精妙的原位生长技术,研究人员用两亲性聚合物(octylamine-modified polyacrylic acid)作为"分子桥梁",将PNCs锚定在MOF表面形成异质结构。令人惊叹的是,这种设计使PNCs的氧化酶(OXD)模拟活性飙升7倍,同时意外解锁了过氧化物酶(POD)模拟活性。
X射线吸收精细结构谱(XANES/EXAFS)揭开了性能飞跃的奥秘:PNCs向MOF的电子转移引发铁原子价态变化,内置电场如同"电子高速公路"持续驱动催化过程。理论计算与实验证实,这种"借电子"机制显著降低了反应能垒。
基于这种双酶活性的"纳米机器人",研究团队构建了抗坏血酸检测的级联反应系统。当遇到目标分子时,体系会产生独特的荧光信号变化,灵敏度媲美天然酶。这项研究不仅提供了"荧光-催化"双功能纳米酶的设计范式,更为即时诊断(POCT)设备开发开辟了新思路。
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