体内活性氧(ROS)的过度积累已被认为是导致显著氧化应激的原因,这种氧化应激会破坏氧化还原平衡,从而促进各种病理状况的发展[1],[2],如癌症、阿尔茨海默病、糖尿病和心血管疾病。抗氧化剂通常被定义为能够延迟、抑制或中和氧化损伤的物质,并能帮助清除体内的多余 ROS,从而缓解氧化应激并支持身体的天然抗氧化防御系统[3],[4]。然而,人体无法内源性合成许多重要的抗氧化剂;因此,必须从外部来源获取,例如水果和其他富含营养的食物。抗坏血酸(AA)是一种天然存在的有机化合物,存在于水果和蔬菜中,在大多数研究中通常用作评估总抗氧化能力(TAC)的参考抗氧化剂[5],[6]。TAC 是衡量食品中多种抗氧化剂累积活性的重要指标[7],[8]。因此,开发有效的食品 TAC 测定方法对食品营养评估和健康促进具有重要的实际意义。到目前为止,已经采用了多种方法来分析 TAC,包括比色法[9]、化学发光法[10]、荧光法[11]、电化学方法[12]等。其中,由于操作简单、成本效益高和优异的视觉检测能力,比色法已成为检测 TAC 的重要方法[13],[14]。
纳米酶是一类具有类似天然酶催化活性的纳米材料[15],[16]。这些纳米材料表现出高催化效率、优异的稳定性和简便的合成方法,使其成为各种应用中天然酶的有前途的替代品[4],[17],[18]。已经开发了多种纳米材料,并广泛应用于分析测试[19]、食品安全[20]、生物传感[21]、医学诊断[22]和治疗[23]等领域,代表性材料包括贵金属[24]、金属氧化物[25],[26]、碳基纳米材料[27],[28],[29]、量子点[30],[31]和金属有机框架(MOFs)[32],[33],[34]。基于 MOFs 的纳米酶可以克服传统纳米酶的一些限制。它们表现出稳健的稳定性、可调节的催化活性和良好的重复使用性,使其成为生物传感、环境修复和生物医学应用的理想候选者。此外,它们出色的稳定性、适应性和与其他材料的混合能力使它们成为实时诊断和生物分析应用的理想选择[35],[36],[37]。金属唑酸盐框架(MAF)是 MOFs 的一个子类,由金属离子和有机配体通过配位网络组装而成。MAF-7 是通过锌离子和 3-甲基-1,2,4-三唑之间的配位反应形成的[38]。据报道,MAF-7 具有与 ZIF-8 相同的菱形十二面体形态[39],[40]。然而,它们的配体结构有所不同:ZIF-8 使用 2-甲基咪唑作为配体,其氮原子比 MAF-7 的配体少一个。这种结构差异赋予了 MAF-7 独特的性质。由于其高孔隙率、增强的亲水性和生物相容性等显著特点,MAF-7 广泛引起了研究人员的关注。值得注意的是,带有亲水支架的 MAF-7 已成为一种新的酶固定化材料,具有高封装效率。这有利于保持酶的天然构象,从而保持其催化活性[41]。另一方面,MOFs 由过渡金属节点和灵活的结构组成,可以生成大量催化活性位点[42],[43]。
受到 MOFs 作为酶固定化载体和人工酶双重功能的启发,通过一步搅拌合成方法将 Hemin 封装在 hollow MAF-7(h-Hemin@MAF-7)内,然后进行高温煅烧以获得铁掺杂的 hollow 碳氮化物化合物(h-Fe@NC)(图 1A)。h-Fe@NC 具有双重酶活性,能够将无色的 TMB 转化为蓝色的氧化 TMB(oxTMB),同时吸光度显著增加。当系统中存在 AA 时,可以抑制 TMB 形成 oxTMB 的过程。基于这些优势,本研究建立了基于 h-Fe@NC-TMB 的比色法和智能手机辅助监测系统,用于定量测定水果中的 TAC,表现出极高的特异性、灵敏度和选择性。