《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：Peroxidase-like Cu/UiO-66-OH nanozyme for colorimetric and hydrogel-based in situ visual detection of glyphosate in food samples
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•通过后合成修饰制备了具有固有类过氧化物酶活性的Cu/UiO-66-OH纳米酶。•草甘膦通过与表面Cu2+和ZrO簇的特定双位点配位抑制纳米酶催化活性。•基于溶液的颜色比色测定法可实现0.05–30 mg/L范围内的草甘膦定量检测，检出限为0.031 mg/L，适用于食品样品
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通过后合成修饰制备了具有固有类过氧化物酶活性的Cu/UiO-66-OH纳米酶。
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草甘膦通过与表面Cu
2+和Zr
O簇的特定双位点配位抑制纳米酶催化活性。
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基于溶液的颜色比色测定法可实现0.05–30 mg/L范围内的草甘膦定量检测，检出限为0.031 mg/L，适用于食品样品检测。
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制备了基于便携式光敏剂的复合水凝胶，结合智能手机成像与ImageJ辅助的RGB灰度量化实现草甘膦的原位检测。
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水凝胶传感平台覆盖0.1–30 mg/L检测范围，检出限为0.067 mg/L，满足现场实际检测需求。
引言
有机磷农药在现代农业中被广泛应用，全球已有超过150种商业化产品。草甘膦（GlyP）作为典型的广谱内吸性除草剂，自1996年大规模推广抗草甘膦转基因作物以来，其用量急剧增加，已成为全球应用最广泛的除草剂[1]。草甘膦具有稳定的环境持久性和较长的自然降解半衰期。该农药容易向下迁移穿过土壤层并渗入水体，且在生物营养级中逐渐累积，对生态平衡和人类健康构成严重危害。国际癌症研究机构（IARC）已将该农药归类为潜在致癌物质，促使多个国家出台严格的法律阈值限制其在商品中的残留含量。在此监管与安全背景下，探索高效、操作便捷的分析技术以追踪微量草甘膦污染物已成为相关学科的研究热点[2]、[3]。目前草甘膦残留的分析策略主要分为两大类：常规实验室方法和快速检测技术。传统定量检测技术主要采用基于色谱法和毛细管电泳法的分离原理。超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）和离子色谱串联质谱（IC-MS/MS）等联用仪器配置具有卓越的检测灵敏度和可靠的定量结果。此类先进的联用装置可实现复杂样品基质中草甘膦微量组分的准确定量，检出限可低至0.001 mg/L[4]。然而，这些方法依赖昂贵的仪器、繁琐的样品前处理和专业技术人才，无法满足现场快速检测的需求[5]、[6]。毛细管电泳虽然具有高分离效率和低样品消耗量，且通过场增强进样可进一步提高灵敏度，但仍有仪器依赖性，不适合现场筛查[7]、[8]。为克服上述局限性，研究人员开发了一系列快速检测技术，包括荧光法、免疫分析法、电化学法和酶抑制法。荧光法凭借其高灵敏度和可视化读出能力已被广泛应用于草甘膦分析，开发了多种探针，检出限低至0.07 ng·mL
?1[9]。然而，许多此类探针合成复杂且抗干扰性能不理想。免疫分析法虽具有良好的灵敏度，但草甘膦作为小分子难以诱导产生高亲和力抗体，且极易受到基质效应影响[10]、[11]。电化学传感具有仪器简单和响应快的优势，适用于微量分析，但受限于繁琐的电极制备和稳定性不足[12]、[13]。酶抑制法依赖于天然酶的特异性识别，具有较好的灵敏度。然而，天然酶生产成本高、稳定性差且可重复利用率有限，严重制约了其实际应用[14]、[15]。纳米酶的出现为克服天然酶的局限性提供了有前景的策略。作为具有固有酶模拟活性的纳米材料，纳米酶具有合成简便、成本低和稳定性优异等特点。自2007年首次证实Fe?O?纳米粒子具有类过氧化物酶（POD）催化能力以来，纳米酶材料已被广泛应用于危险化学污染物的识别。特别是纳米酶介导的比色测定法因其可视化信号读出、操作简便以及现场便携检测的巨大潜力而受到广泛关注[16]、[17]。近期代表性研究已证实构建基于纳米酶的比色传感器对复杂食品基质中有害物质进行快速筛查的可行性，为食品安全监测提供了新的途径。按组成分类，纳米酶可分为金属类和非金属类。金属纳米酶因具有优异的催化性能和可调控的性质而成为草甘膦传感的研究热点[18]、[19]。铜表现出显著的类POD活性，可催化H?O?介导的TMB氧化生成特征蓝色产物。草甘膦能与Cu
2+形成稳定的铜(II) N-(膦酸甲基)甘氨酸配合物，从而抑制铜基纳米酶的催化性能。这一机制为草甘膦的比色检测奠定了坚实基础[20]。锚定在UiO-66-OH框架上的羟基提供了目标识别的结合位点，并赋予材料高的表面极性。此外，UiO-66-OH具有良好的活性组分负载能力、催化活性促进和结构稳定性[21]、[22]。作为纳米酶载体，它有助于铜活性位点的高效负载和均匀分散。此外，表面Zr
O簇可与草甘膦的膦酸基和羧基特异性配位，进一步增强目标识别能力[23]。
本文提出了一种无酶的草甘膦比色检测策略。通过后合成修饰合成了Cu/UiO-66-OH复合材料。铜的引入赋予了其强效的类POD活性，可有效催化H?O?介导的TMB氧化生成蓝色oxTMB产物。引入草甘膦（一种典型的有机磷农药）后，分析物通过强界面相互作用迅速吸附在纳米酶表面，显著抑制催化活性并减弱TMB显色。基于此抑制机制，实现了灵敏的草甘膦检测并在食品基质中进行了验证。此外，还开发了一种比色水凝胶传感平台，可直接贴附于果蔬表面。结合智能手机成像和图像分析软件，该平台可实现草甘膦的现场原位定量检测。
章节摘要
材料与方法
具体试剂和实验细节见补充材料。所有测试均至少进行三次，结果以平均值±标准差表示。
纳米材料表征
本研究通过两步后合成修饰路线合成Cu/UiO-66-OH，以DMF为溶剂，ZrCl?、BDC-OH和CuCl?·2H?O为前驱体。（图1A）。为探究Cu投料比对相对类过氧化物酶活性的影响，制备了一系列不同CuCl2·2H2O/UiO-66-OH（Zr6单元）摩尔投料比（4.4:1、8.7:1、17.4:1、26.1:1、34.8:1）的样品。所有催化剂在TMB检测中均以等质量进行测试。相对活性随Cu投料比的增加而急剧上升
结论
综上所述，通过后合成修饰路线合成了Cu/UiO-66-OH复合材料，并构建了无酶的比色传感平台用于快速准确定量草甘膦残留。由于草甘膦与所制备材料表面暴露的Cu
2+位点及Zr
O簇之间的特异性双位点配位，纳米酶的类过氧化物酶催化活性被选择性抑制。因此，草甘膦的可靠定量
CRediT作者贡献声明
Rong Yang：初稿撰写、数据整理、概念构思。Yu Gu：形式分析、数据整理。Shangyu Hou：数据整理。Xiaoqian Liu：方法论、形式分析。Pute Yang：形式分析。Qin Zhou：审稿与编辑、监督指导。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国农业科研体系专项基金（CARS-17）的支持。
Rong Yang|Yu Gu|Shangyu Hou|Xiaoqian Liu|Pute Yang|Qin Zhou
