纳米压电钛酸钡激活水分子突破pH限制：一种基于氧化酶模拟策略的胱硫醚-γ-裂解酶比色生物传感新方法

本文创新性地利用四方相钛酸钡纳米颗粒（T-BTO NPs）的压电效应，通过超声波调控其氧化酶模拟（OXD）活性，实现了中性pH下高效催化TMB氧化反应（Kcat=1.25×103 s?1）。该技术通过激活H2O产生ROS（活性氧），克服了传统纳米酶依赖H2O2或溶解氧的限制，并基于H2S抑制作用建立了灵敏的胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）检测方法（LOD=0.099 U/L），为疾病标志物检测提供了新思路。

　　

Highlight

本研究首次发现四方相钛酸钡纳米颗粒（T-BTO NPs）具有压电响应型氧化酶模拟活性。在超声波（US）刺激下，其局域极化效应和快速电荷分离显著提升了催化效率，实现了中性pH条件下TMB的高效氧化（催化速率常数K_cat达1.25×10³ s^?1），这归因于压电场激活水分子生成ROS的创新机制。

Structural and morphological characterization

通过溶剂热法合成的T-BTO NPs呈现典型的钙钛矿结构。TEM显示其球形形貌，高分辨图像中0.280 nm的晶格间距对应四方相(110)晶面。压电力显微镜（PFM）证实其强压电响应，相位滞后角达180°，表明极化方向可受超声波调控。

Conclusion

总结而言，这种压电纳米酶通过内置电场精确调控催化活性，突破了传统纳米酶对溶解氧或H₂O₂的依赖。其能带弯曲和电子-空穴对分离特性为开发新型生物传感器提供了范式，尤其在CSE相关疾病（如动脉粥样硬化、糖尿病）的检测中展现出应用潜力。