利用具有增强类过氧化物酶活性的三维花状Fe?Ce???O??δ纳米酶快速检测胆固醇和磷酸盐

《Food Bioscience》：Rapid detection of cholesterol and phosphate using a 3D flower-like Fe xCe 1-xO 2-δ nanozyme with enhanced peroxidase-like activity

　　

摘要

在本研究中，通过简单的水热法和煅烧法制备了具有多种酶活性的三维 Fe_xCe_1-xO_2-δ 纳米花（NFs）。Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 的类过氧化物酶活性可以催化过氧化氢（H₂O₂）和 3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）之间的显色反应。通过 Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 和胆固醇氧化酶（ChOx）的级联触发，建立了用于胆固醇痕量检测的比色生物传感器。此外，我们发现 Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 对磷酸盐的独特吸附机制可以抑制其类过氧化物酶活性，并开发了用于磷酸盐检测的比色和拉曼光谱双模式传感器。两种生物传感器的适用性已在人血清、牛奶、酒和湖水样品中进行了评估，并获得了良好的回收率。重复性和稳定性实验再次证实，Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 在生化检测的定量分析中展现出巨大的潜力。

章节摘录

引言

酶是高效的生物催化剂，能在温和条件下加速生化反应，并具有卓越的底物特异性和催化效率。然而，天然酶的实际应用通常受限于其高昂的生产成本、有限的操作稳定性、对环境的敏感性以及复杂的纯化和储存步骤 [1]。为了解决这些限制，纳米酶作为一类具有内在

实验部分

CeO₂ NFs 的合成。通过水热法制备 CeOHCO₃。将葡萄糖（0.01 M）、丙烯酰胺（0.015 M）和 Ce(NO₃)₃·6H₂O（0.005 M）溶解在 80 mL 去离子水中，并在磁力搅拌下滴加氨水（3.2 mL，25-28 wt%），直到溶液的 pH 值达到 10，溶液逐渐从透明无色变为硬凝胶。继续搅拌 5 小时后，溶液变为深棕色。随后，将溶液转移到一个

结果与讨论

Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 的合成与表征。合成流程图见图 1A。首先，通过扫描电子显微镜（SEM）表征了 CeOHCO₃（煅烧前）和 CeO₂（煅烧后）的尺寸和形貌（图 1B 和 1C）。CeOHCO₃ 和 CeO₂ 表现出均匀的形貌，大多数颗粒（>98%）为近乎单分散的球形颗粒，具有花状纹理。CeO₂ NFs 的平均直径为 2-3 μm，没有明显变化

结论

在本工作中，通过水热法后煅烧的方法合成了 Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs。所制备的 Fe_xCe_1-xO_2-δ NFs 表现出多种酶活性，包括过氧化氢酶活性和过氧化物酶活性，其中优异的过氧化物酶活性归因于 Fe 和 Ce 的价态转变以及活性氧物种的产生，特别是 O₂^•?。设计了一个级联传感平台来检测 H₂O₂ 和胆固醇。优异的线性范围

CRediT 作者贡献声明

Yi Ke：调查研究，形式分析。Peng Li：资源。Yifei Li：写作 – 初稿撰写，可视化，验证，方法学，概念化。Huakuo Zhou：调查研究。Jun Meng：写作 – 审阅与编辑，监督，资源，资金获取。Lixin Luo：写作 – 初稿撰写，可视化，验证，方法学，概念化。Xia Zhang：写作 – 审阅与编辑，监督，资源，资金获取。Jieshi Chen：调查研究

未引用参考文献

[34]。

伦理声明

已获所有参与者或其法定代表书面知情同意参与本研究并发表文章。已尊重参与者的隐私权。

本研究是按照研究所在地的相关法律、监管框架和准则进行的。根据相关法律和机构准则，无需伦理委员会审批。根据相关法律、法规和机构准则，

备注

作者声明没有竞争性财务利益。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本工作得到了上海市"高峰高原"学科Ⅲ类——材料科学与工程（高能束流智能加工与绿色制造）（编号：A1-5300-22-0306）的资助。作者感谢实验室之家（www.shiyanjia.com）的苏一博进行 XPS 分析。

Lixin Luo|Yifei Li|Xia Zhang|Peng Li|Yi Ke|Huakuo Zhou|Jieshi Chen|Jun Meng

上海工程技术大学材料科学与工程学院，上海市龙腾路333号，上海 201620，中国