前沿研究 | 安徽农业大学:基于类磷酸酶活性Ce⁴⁺@UiO-66-NH₂纳米酶的双模水凝胶纳米传感器用于对氧磷可视化检测

研究成果

农药残留看不见、测不准？这篇研究造出了一颗“会变色的水凝胶小球”，不用大型仪器，肉眼就能检出剧毒农药对氧磷！研究团队把Ce⁴⁺负载到UiO-66-NH₂金属有机框架上，做成了超强“类磷酸酶纳米酶”，它能专门把对氧磷水解成黄色的对硝基苯酚。同时加入发红光的锰掺杂碳点作为内参，封装进海藻酸钙水凝胶里，做成CM-SA小球。

检测原理超直观：自然光下，浓度越高越黄；紫外灯下，蓝色荧光慢慢熄灭、红色荧光越来越亮，从蓝变红一眼识别。灵敏度达到0.05 μg/mL，检出限低至0.013 μg/mL，在茶叶和水样里抗干扰超强，回收率超稳。

这颗小凝胶球彻底抛弃传统生物酶，不怕高温、不怕酸碱、成本低、携带方便，农户、茶农、检测员拿在手里就能快速筛查农残，把“实验室检测”变成 “现场一分钟判毒”，是食品与农产品安全检测的硬核黑科技。

文献解读

摘要

在环境低浓度下实现对氧磷残留的高选择性、高灵敏度检测仍面临挑战。本研究构建一种具有优异类磷酸酶活性的新型荧光金属有机框架复合材料 Ce⁴⁺@UiO-66-NH₂，可催化对氧磷水解生成黄色对硝基苯酚，该产物通过内滤效应猝灭复合材料的蓝色荧光。基于此机制，将具有聚集诱导发光特性的红色荧光锰掺杂碳点作为内参，构建一种简便、便携、无生物酶的比色/荧光双模水凝胶纳米传感器（CM-SA 微球）。随着对氧磷浓度升高，微球在自然光下由无色变为黄色，在紫外光下由蓝色变为红色。该传感器可视化检测灵敏度 0.05 μg/mL，自然光下检出限为0.013μg/mL，紫外光下检出限为0.027 μg/mL。在茶叶和水样实际样品分析中，CM-SA微球表现出强抗干扰能力与可靠检测性能，为对氧磷的降解与检测提供实用策略。

关键词

水凝胶；锆基金属有机框架；内滤效应；类磷酸酶活性；无生物酶检测

研究亮点

1、设计合成Ce⁴⁺@UiO-66-NH₂纳米酶，显著提升类磷酸酶催化活性，可高效水解对氧磷。

2、结合内滤效应与聚集诱导发光碳点内参，构建比色 - 荧光双模可视化传感体系。

3、制备海藻酸盐水凝胶微球，实现传感器便携化、固态化、抗干扰强化。

4、无需生物酶、15分钟快速响应，适用于茶叶与水环境中对氧磷现场快速筛查。

图文赏析

结论

本研究通过后修饰法成功构建具有荧光特性的Ce⁴⁺@UiO-66-NH₂纳米酶，基于其高类磷酸酶活性建立无生物酶的对氧磷检测策略。该体系催化性能与稳定性优异，有效克服生物酶储存稳定性差、易受环境影响的缺陷。进一步引入具有聚集诱导发光特性的锰掺杂碳点作为荧光内参，采用生物相容路线制备Ce⁴⁺@UiO-66-NH₂/锰碳点水凝胶纳米传感器，实现对氧磷残留的比色 - 荧光双模可视化检测，具备高选择性、高灵敏度（15分钟快速响应）与便携性。通过绿茶、茶鲜叶样品实际检测验证了传感器的可靠性。本研究不仅为高性能MOF基纳米酶开发提供新思路，也为高可靠性有机磷农药残留检测传感器构建开辟新技术途径。

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