作为一种新型的人工酶，纳米酶因其可调节的催化行为、低成本、优异的稳定性以及易于大规模生产等优势而受到广泛关注 (Dong et al., 2026; Du et al., 2025; Gao et al., 2025; Nie et al., 2026; Wang et al., 2024; Zhang et al., 2024; Zhao, P. et al., 2025; Zhu et al., 2026; Zhu, Z. et al., 2025)。在各种纳米酶中，具有类过氧化物酶 (POD) 和类漆酶 (LAC) 催化行为的双功能纳米酶由于其独特的物理化学性质，在生物传感和分析领域引起了极大的兴趣 (Huang et al., 2025; Lei et al., 2022; Li et al., 2026; Wei et al., 2024; Zhang et al., 2026; Zhao, Z.Q. et al., 2025; Zhu et al., 2022)。通常，漆酶模拟物在中性 pH 下表现出良好的类酶活性 (Duan et al., 2026a; Mekonnen et al., 2025)。然而，大多数报道的过氧化物酶模拟物在酸性条件下显示出优异的催化活性，而在中性 pH 条件下其活性显著降低甚至完全被抑制，严重限制了它们的应用范围 (Chen et al., 2026; Duan et al., 2026a; Guo et al., 2025b; Zeng et al., 2025)。通常，优选在中性 pH 条件下测定目标分析物，以保持样品的完整性并避免可能导致某些目标分析物水解的酸性介质，从而导致检测结果不准确 (Duan et al., 2026b; Zhu, P.A. et al., 2025)。此外，精确的 pH 调节通常涉及繁琐的操作步骤，这不仅可能导致检测误差增加，还可能造成二次污染 (Guo et al., 2025a; Liu, J.X. et al., 2025; Zhu et al., 2023)。为了提高检测方法的便利性和精度，开发在中性条件下具有优异 POD 和 LAC 催化活性的双功能纳米酶尤为重要。
近年来，研究人员努力改善过氧化物酶模拟物在中性 pH 条件下的催化性能 (Duan et al., 2026b; Liu et al., 2026)。例如，Lee 课题组通过金属掺杂策略成功制备了在中性 pH 条件下具有优异 POD 活性的介孔二氧化铈纳米酶，并实现了对各种生物标志物的高效检测 (Nguyen et al., 2022)。Niu 课题组通过复杂的表面修饰策略成功合成了在中性 pH 下具有优异 POD 活性的 SO42- /CoFe2O4 纳米酶 (Yin et al., 2021)。事实上，大多数纳米酶缺乏类似于天然酶的有效催化中心，导致在中性 pH 条件下催化活性较差。通常，天然酶催化中心内的氨基酸残基通过非共价相互作用促进底物结合和活化，从而增强催化活性 (Yue et al., 2024)。组氨酸中独特的咪唑基团与金属离子强配位。这种配位不仅通过与金属离子配位引入氧空位，还在 H2O2 活化过程中介导质子转移，从而增强纳米酶的催化活性 (Wang et al., 2025; Zhong et al., 2023)。因此，从仿生学的角度来看，使用氨基酸修饰纳米酶有望提升其在中性条件下的类酶活性。
硫化物由于其强大的抗氧化和防腐特性，在食品加工、医疗保健和废水处理等领域发挥着重要作用 (Huang et al., 2021; Wang et al., 2020; Yang et al., 2025)。然而，长期暴露于硫化物或过量摄入硫化物可能对公共健康和生态系统构成重大风险。在过去的几年中，基于纳米酶的传感器阵列已被开发并应用于高效识别各种硫化物 (Dong et al., 2025; Ren et al., 2024)。然而，目前大多数传感器阵列只能在酸性介质中运行 (Jing et al., 2024; Liu, J. et al., 2025; Wang et al., 2023)。事实上，大多数硫化物在酸性介质中容易发生水解或结构变化，导致检测结果不准确。因此，迫切需要在开发能够同时区分和检测中性 pH 条件下多种硫化物的检测技术方面做出努力。
在这项工作中，受天然酶催化位点内氨基酸残基配体微环境的启发，我们通过缺陷工程策略构建了组氨酸修饰的 2-氨基对苯二甲酸 -Cu (Cu-BDC-NH2@His) 纳米酶。与 Cu-BDC-NH2 相比，所制备的 Cu-BDC-NH2@His 纳米酶在中性 pH 下显示出更高的 POD 和 LAC 活性。由于其优异的 POD 活性，Cu-BDC-NH2@His 纳米酶可以催化氧化无色的 3,3′,5,5′-四甲基联苯胺 (TMB) 为蓝色的氧化 TMB (oxTMB)，在 370 和 652 nm 处显示出明显的吸收峰。此外，Cu-BDC-NH2@His 纳米酶还表现出优异的 LAC 行为，可以催化 2, 4-二氯酚 (2, 4-DP) 的氧化以产生酒红色，并在 510 nm 处显示特征信号。构建了一个三通道纳米酶传感器阵列 (POD-370、POD-652、LAC-510)，由于不同的硫化物对 Cu-BDC-NH2@His 的催化行为有不同的调节影响，该阵列能够实现多种硫化物的高效辨别。(方案 1)。此外，通过将多种机器学习 (ML) 与阵列相结合，用于硫化物识别的独立于浓度和基质的识别系统的精度已从 55.17% 提高到 100%。为了进一步提高硫化物识别的实用性和便利性，色度成像和深度学习技术被引入到传感器阵列中。此外，视觉几何组 -16 (VGG-16) 被用于构建机器视觉赋能的智能传感平台。这项工作不仅为开发在中性 pH 下具有高活性的纳米酶提供了一种新策略，还通过将机器视觉与传感器阵列相结合，为复杂食品基质样品分析建立了一个新的智能分析平台。
