拟过氧化物酶活性纳米传感及其在果蔬农残快检中的应用研究进展

背景介绍目前果蔬农药残留超标的问题屡见不鲜，严重影响公共安全，然而大型仪器现无法满足快速、高效检测农药的要求。为了提高快检方法的灵敏度和抗干扰能力，具有信号放大和高化学稳定性的纳米拟酶材料已被广泛研究，其中具有拟过氧化酶活性的纳米材料（POD-NPs）是目前果蔬农残免仪器快速检测的主要研究方向之一。该文综述了POD-NPs的种类、特点、应用、合成方法、催化机理以及农药检测机制，旨在为POD-NPs及其在农残快检中的研究提供参考。文章亮点1对拟过氧化酶活性纳米材料（POD-NPs）的种类、特点、应用进行了系统的介绍；2详细的总结了POD-NPs的合成方法和拟酶活性的催化机理；3对POD-NPs识别农药的机制进行了分析和归纳，并对POD-NPs未来的发展和应用进行了展望。内容介绍1POD-NPs的种类、特点及应用随着纳米技术的不断发展，纳米拟酶材料的研究不断取得新的成果，并在生物催化领域具有活性可控、成本较低、受客观影响小等的优势。POD-NPs种类繁多，目前研究较为广泛的主要为贵金属基、金属氧化物基和纳米卟啉复合材料等，它们所具备的POD活性可用于生物传感、化学检测、生物医疗等多个领域。表1总结了近几年POD-NPs检测农药残留的应用实例。表1

POD-NPs在果蔬农残快检中的应用注2POD-NPs的催化机制、活性调节策略和制备方法2.1

POD活性催化机制

Fe3O4纳米材料（Fe3O4-NPs）被提出具有拟过氧化物酶催化活性[54]。进一步研究表明Fe3O4-NPs催化反应遵循乒乓反应机制，即Fe3O4可与第一底物H2O2结合生成中间体•OH，生成的•OH会从氢供体（TMB/ABTS/OPD）中捕获一个H+，完成催化氧化过程并产生颜色变化。随后通过电子自旋共振(ESR)测量与自由基抑制实验相结合，监测到反应中间体•OH的产生，验证了Fe3O4-NPs的催化机制（图1）[55]。

图1

POD-NPs催化机制2.2

POD活性调节2.3

POD-NPs的制备方法化学法制备纳米材料过程中，通常会利用修饰剂或稳定剂如硫醇、胺类、膦、表面活性剂、聚合物和天然大分子（壳聚糖、蛋白质、DNA等）等产生配位键、离子键以及空间效应来调控纳米材料的大小和形貌、稳定性以及理化性质（图2）。图2

POD-NPs的分类、制备方法及结构特点3POD-NPs的农药检测机制基于酶抑制反应的检测机制能够简化POD-NPs的修饰调控过程。表2对目前已知的POD-NPs识别农药的检测机制进行了简单的归纳汇总。表2

POD-NPs识别农药的机制汇总4总结与展望目前常用的具有POD活性的纳米材料主要以贵金属纳米材料、金属氧化物纳米材料和纳米卟啉复合材料为主，其种类多样、结构多变、形式丰富、应用广泛，除了纳米材料本身固有的尺寸优势，还具有易于修饰和制备、生物相容性好、稳定性好等优点，使其被广泛应用于果蔬农残的快速灵敏检测。但目前报道的针对农药的检测仍存在检测种类少、难以实现多种农药同时检测、纳米拟酶材料合成重复性差等局限性。面对当前的研究困境，研究者应该对相关农药分子的结构特性进行深入剖析，开发能与多种农药特征官能团发生特异性作用的纳