《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Construction of a self-calibrating ratiometric SERS platform based on nanoenzyme-mediated antagonistic Raman signal for determination of total antioxidant capacity
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摘要为了解决传统总抗氧化能力（TAC）测定方法的局限性——即灵敏度有限和抗干扰能力弱，以及传统基于纳米酶的传感系统依赖于有毒的过氧化氢的问题，研究人员使用盐酸羟胺作为还原剂合成了具有仿酶催化活性的银纳米颗粒（HA-AgNPs）。这些HA-AgNPs进一步与ABTS（2,2′-偶氮
摘要
为了解决传统总抗氧化能力（TAC）测定方法的局限性——即灵敏度有限和抗干扰能力弱，以及传统基于纳米酶的传感系统依赖于有毒的过氧化氢的问题，研究人员使用盐酸羟胺作为还原剂合成了具有仿酶催化活性的银纳米颗粒（HA-AgNPs）。这些HA-AgNPs进一步与ABTS（2,2′-偶氮-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸））底物结合，构建了一个基于表面增强拉曼散射（SERS）的双位点比率传感平台。实验结果表明，HA-AgNPs能有效利用空气中的溶解氧来催化ABTS的氧化，从而无需外部提供过氧化氢。氧化后的ABTS（oxABTS）在1405厘米^-1处会产生强烈的拉曼信号。相反，抗氧化物质能够还原oxABTS，导致1405厘米^-1处的信号强度降低，同时1601厘米^-1处的拉曼带强度增强，从而产生相互拮抗的拉曼信号。利用这两个特征峰之间的反向相关性，建立了一种比率定量检测方法。该系统对抗坏血酸的响应呈线性，浓度范围为10^-9至10^-5摩尔/升，检出限低至0.1纳摩尔/升。总体而言，这种无过氧化氢的基于纳米酶的SERS传感系统操作简单且灵敏度高，为食品样本中总抗氧化能力的快速筛查提供了一种有前景的方法。
引言
评估氧化损伤及其预防需要可靠的氧化活性指标。在这种情况下，总抗氧化能力（TAC）被提出作为抗氧化潜力的综合指标[1]。TAC的检测在多个学科中有着广泛的应用。在食品和制药领域，人们非常关注在花中检测TAC的微量水平，以识别具有高抗氧化能力的生物活性成分的潜在天然来源[2]。在食品质量分析中，TAC是各种产品（包括水果、蔬菜和饮料）营养价值和新鲜度的重要指标[3]。因此，人们投入了大量努力来开发可靠的TAC测定方法。传统的测定方法，如氧自由基吸收能力测试、铁还原抗氧化能力测试、Follin-Ciocalteu测定法和2,2-二苯基-1-picrylhydrazyl测定法，已被广泛用于TAC的评估。为了进行精确的定性或定量分析，这些方法通常与其他技术结合使用，如高效液相色谱、比色分析、荧光光谱和电化学传感[4]、[5]、[6]、[7]、[8]。尽管这些策略取得了重大突破，但它们仍存在一些局限性，包括灵敏度不足、操作繁琐和易受复杂基质干扰。
纳米酶是一种模仿天然酶催化功能的功能纳米材料。与天然酶相比，纳米酶具有多种优势，包括高催化活性、成本效益高、稳定性好、易于合成和表面修饰，以及能够进行多功能集成和重复使用。自从在Fe3O4纳米材料中发现类似过氧化物酶的活性[9]以来，已经有多种纳米材料（如过渡金属氧化物、贵金属、金属-有机框架和碳基纳米结构）被证明具有纳米酶活性[10]、[11]、[12]。此外，还开发了不同的功能性纳米酶来模拟各种酶的活性，包括过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶[13]。同时，表面增强拉曼散射（SERS）作为一种强大的分析技术而脱颖而出，因为它具有超高灵敏度、快速响应和准确的测量能力。在各种SERS活性材料中，基于银的纳米材料由于其强烈的局部表面等离子体共振效应而被广泛用作信号增强基底[14]。此外，某些银纳米颗粒表现出仿酶的催化活性。然而，迄今为止报道的大多数基于银的纳米酶主要具有类似过氧化物酶的活性，这需要使用不稳定且有毒的过氧化氢，大大限制了它们在现场食品安全监测中的实际应用[15]。
因此，本研究合成了三种不同形态的银纳米颗粒，并对其进行了评估。其中，使用盐酸羟胺作为还原剂合成的银纳米颗粒（HA-AgNPs）表现出最高的类似氧化酶的活性，并随后被用于开发一种无过氧化氢的双位点比率SERS传感系统。两个特征拉曼峰的反向响应实现了自我校准的检测，从而有效减少了由于底物异质性和激光强度波动引起的误差。开发的传感系统成功应用于果汁样本中TAC的定量测定。与类似过氧化物酶的酶不同，HA-AgNPs可以在不添加不稳定且有毒的过氧化氢的情况下催化ABTS的氧化，从而降低了操作成本并提高了安全性。在存在大气氧的情况下，HA-AgNPs氧化ABTS产生oxABTS，在1405厘米^-1处显示出明显的拉曼信号。当引入抗氧化剂时，氧化酶的自由基被消耗，导致1405厘米^-1处的拉曼强度降低，并在1601厘米^-1处出现一个新的峰。通过使用拉曼双位点分析来检测分析物的含量，该实验的原理如图1所示。
章节片段
实验试剂
AgNO3（硝酸银）、PVP（聚维吡咯烷酮）、柠檬酸钠（Cit）、NaOH从Energy Chemical Reagents Co., Ltd.购买；盐酸羟胺、L-半胱氨酸从Sinopharm Chemical Reagent Company购买；ABTS、OPD（1,2-二氨基苯）、TMB（3,3′,5,5’-四甲基联苯胺）从J&K Scientific Reagents Co., Ltd.购买；IPA（国际音标字母表）、SOD（超氧化物歧化酶）、AA（抗坏血酸）从辽宁凯涛新能源科技有限公司购买。
结果与讨论
图2展示了使用第2.3节描述的程序制备的三种银纳米颗粒的SEM图像、UV–vis光谱和DLS曲线。图2A–C、D–F和G–I分别对应多面体AgNPs、柠檬酸银纳米颗粒和HA-AgNPs。如图2A所示，多面体AgNPs中的银纳米颗粒颗粒尺寸相对较大。与此观察结果一致，它们的UV–vis光谱在432纳米处显示出吸收峰值，显著偏红…
结论
本研究开发了一个基于HA-AgNPs+ABTS的分析平台，用于测定果汁中的TAC，其中AA被用作参考抗氧化模型系统。首先，使用各种方法和反应条件合成了银纳米材料。通过SEM和UV–vis光谱系统地检查了它们的结构和光学性质，从而选定了一个特定的银纳米颗粒系统（HA-AgNPs）进行深入的机制研究…
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号12504335）、辽宁省自然科学基金项目、辽宁大学博士研究启动项目（2024-BS-009）、辽宁省教育厅高校间合作项目、辽宁省普通高校基本科研业务费等的支持。
Xu Wang|Jiacheng Ding|Yandong Che|T?nu Pullerits|Wenjie Li|Yanqiu Yang|Peng Song
中国辽宁省沈阳市辽宁大学物理系，邮编110036。
