Anal. Chem. | 纳米酶级联自供H2O2用于化学发光阵列监测细菌与灭活

摘要：致病菌引起的细菌性感染病对人类生命健康造成威胁，已经成为一个全球性的公共卫生问题。近年来，纳米酶凭借其易于调控的结构、良好的环境稳定性和固有的类酶催化特性，在细菌的检测或灭活应用中展现独特的优势。纳米酶介导的细菌检测方克服了传统检测方法存在的耗时费力、操作繁琐

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*本文首发于“纳米酶 Nanozymes”公众号，2025年05月17日江苏。

*编辑：张祖豪

致病菌引起的细菌性感染病对人类生命健康造成威胁，已经成为一个全球性的公共卫生问题。近年来，纳米酶凭借其易于调控的结构、良好的环境稳定性和固有的类酶催化特性，在细菌的检测或灭活应用中展现独特的优势。纳米酶介导的细菌检测方克服了传统检测方法存在的耗时费力、操作繁琐等缺陷。但是，目前现有的纳米酶介导的细菌检测方法仍然面临以下挑战：1）外源性H2O2引入导致检测信号不稳定；2）缺乏同时、高通量检测多种细菌的能力。因此，开发自供H2O2的新型检测方法，从而实现多种细菌的同时高通量检测及有效消除具有重要科学意义。

基于此，扬州大学化学化工学院杨占军教授、李娟教授团队和苏北人民医院检验科任传利主任团队提出了纳米酶级联自供H2O2策略以构建化学发光阵列传感，实现了多种细菌的同时检测及灭活。作者通过解离和重配位机制构筑了钴铁普鲁士蓝类似物包覆的钴基沸石咪唑骨架纳米酶（ZIF-67@CoFePBA），并详细研究了ZIF-67@CoFePBA纳米酶的形成机制。得益于限域效应和协同催化作用，ZIF-67@CoFePBA纳米酶具有比ZIF-67和CoFePBA更强的类过氧化物酶活性。作者利用ZIF-67@CoFePBA纳米酶与葡萄糖氧化酶级联，从而构建了级联自供H2O2系统。ZIF-67@CoFePBA能催化自供H2O2产生羟基自由基（·OH），从而触发鲁米诺的化学发光以构建化学发光阵列免疫传感。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为分析模型，结合无标记免疫分析，利用构建的传感器实现了对不同细菌的同时检测。此外，生成的·OH可以破坏细菌的内部结构，有效地杀死细菌。该研究为设计自供H2O2系统用于高通量、同时检测多种细菌及其灭活提供了借鉴。（图1）。研究工作以“Nanozyme Cascade Self-Powered H2O2 Strategy for Chemiluminescence Array Sensor to Monitor and Deactivate Multiple Bacteria”为题发表在Analytical Chemistry。扬州大学化学化工学院杨占军教授、李娟教授、苏北人民医院检验科任传利主任为本文通讯作者，扬州大学化学化工学院博士生石凤、博士生朱海兵、医学院博士生李贵玲为本文共同第一作者。

图1 （A）ZIF-67@CoFePBA纳米酶的制备示意图；（B）基于纳米酶级联自供H2O2化学发光阵列成像传感检测多种细菌及其灭活的示意图

首先构筑了立方体ZIF-67并以其作为前驱体，ZIF-67在水/乙醇双溶剂体系中释放钴离子，钴离子与铁氰化钾解离的铁氰根再配位形成钴铁普鲁士蓝类似物（CoFePBA）生长于ZIF-67外，最终形成ZIF-67@CoFePBA纳米酶。随着铁氰化钾量增加，纳米酶形貌逐渐变化。该研究通过SEM、TEM表征研究了NiFe@Fe-bis-PBA纳米酶的形成机制。