基于铈-半胱氨酸纳米酶双功能活性实现银杏酸的纸基智能检测新策略

本研究创新性地构建了具有氧化酶（OXD）和过氧化物酶（POD）双类酶活性的铈-半胱氨酸（CeCys）纳米酶，通过抑制效应实现了银杏酸（GA）的高灵敏比色检测（LOD低至0.71 μg mL?1），并结合纸基平台与智能手机技术开发出2分钟内完成检测的智能系统，为食品中有害物质的现场快速检测提供了新方案。

　　

Reagents and materials

试剂与材料

3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB，生物技术级）、二甲基亚砜（DMSO）、氢氧化钠（NaOH）和六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）购自生工生物工程（上海）股份有限公司。银杏酸（GA）采购自南京晶竹生物科技有限公司，半胱氨酸（Cys）购于北京化学试剂公司。银杏果和银杏粉通过线上商店采购。氯化钾（KCl）和氯化钙（CaCl₂）等干扰物试剂均属分析纯级，实验用水为超纯水。

Synthesis and characterization of CeCys nanomaterials

CeCys纳米材料的合成与表征

为验证设计，我们首先在碱性溶液中通过铈离子与L-半胱氨酸的自组装合成了CeCys纳米颗粒。透射电子显微镜（TEM）图像（图2a）和粒径分布数据（图S1）显示，CeCys纳米颗粒呈球形，平均粒径约3.5 nm，分布较为均匀。X射线光电子能谱（XPS）分析进一步证实Ce与Cys间成功形成配位结构。傅里叶变换红外光谱（FTIR）表明Ce³⁺与Cys的羧基和巯基发生强烈相互作用，构成纳米酶活性中心的基础。

Conclusions

结论

通过在碱性条件下自组装铈离子与半胱氨酸（Cys），本研究成功合成具有氧化酶（OXD）和过氧化物酶（POD）双类酶活性的超小CeCys纳米酶，用于银杏酸（GA）的快速与智能检测。所得CeCys纳米材料表现出优异的热稳定性与可循环使用性。酶动力学研究表明，CeCys纳米酶的OXD样活性相较于其他铈基纳米酶，具有相当或更优的底物结合能力。由于GA可抑制其类酶活性，基于比色法的检测限（LOD）分别达到0.71 μg mL^?1（OXD样活性）与0.83 μg mL^?1（POD样活性）。FTIR分析表明GA与CeCys的结合干扰了Ce与Cys之间的配位，从而导致活性位点抑制。进一步地，基于OXD样活性，本研究开发了结合智能手机的纸基检测平台，可在2分钟内实现GA的智能检测，LOD为2.78 μg mL^?1，并在实际银杏样品中取得94.5%–114%的加标回收率，证实该方法准确、可靠，为食品中有害物质的纳米酶快速检测提供了新技术路径和理论依据。