近期，公共卫生学院牛湘衡课题组在纳米酶卫检领域取得一定科研进展，相关成果发表在Biosens. Bioelectron.、Sens. Actuators B Chem.、Adv. Healthcare Mater.等期刊上。
（1）铀酰离子(UO22+)作为铀在水和土壤中最稳定的形态，具有生物毒性和放射毒性，对人体健康造成极大威胁。开发可靠的环境中铀酰离子检测方法具有重要意义。近期，牛湘衡课题组提出了一种基于目标物触发增强Co3O4类过氧化物酶活性的比色策略，用于铀酰离子的特异性检测。Co3O4纳米颗粒在H2O2的参与下，能够催化无色的3,3',5,5' -四甲基联苯胺(TMB)生成蓝色的oxTMB，表现出一定的类过氧化物酶活性。引入UO22+后，可与纳米酶发生快速、特异的相互作用，并通过增强Co3O4表面活性氧空位提高纳米酶的催化能力。根据这一机理，成功构建了用于UO22+选择性检测的比色方法，验证了该方法的可靠性和实用性。相关成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical（IF=8.0，中科院大类1区，Top期刊）上，23级硕士研究生卜志坚为第一作者，牛湘衡为通讯作者。
图1.目标物触发增强Co3O4类过氧化物酶活性的比色策略检测铀酰离子（图片来自Sensors and Actuators B: Chemical）
（2）汞离子（Hg2+）作为一种高毒性重金属污染物，对环境和人体健康造成巨大风险，开发高效、便捷的分析方法显得尤为重要。近期，牛湘衡课题组与复旦大学冯儒林博士提出了一种性能互补的比色/电化学双模态Hg2+传感方法。该方法基于分析物增强GO-AuNPs的类过氧化物酶活性。将AuNPs与氧化石墨烯以可控比例机械混合制备出GO-AuNPs复合材料，该材料在催化TMB氧化反应中表现出较弱的类过氧化物酶活性。Hg2+被引入后，可与AuNPs快速结合，显著增强GO-AuNPs的类过氧化物酶活性。通过捕获生成的蓝色oxTMB颜色信号和残留TMB的电氧化响应，成功建立了比色和电化学双模态Hg2+检测方法。相关成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical（IF=8.0，中科院大类1区，Top期刊）上，23级硕士研究生刁俏俏为第一作者，冯儒林和牛湘衡为共同通讯作者。
（3）虽然基于氧化还原型纳米酶的比色传感器已在有机磷农残（OPs）测定中得到广泛研究和应用，但克服外部氧化还原物质的干扰以及单一信号模式对检测性能的影响仍存在挑战。近期，牛湘衡课题组与江苏大学潘建明团队、徐立章团队以及华盛顿州立大学林跃河团队构建了一种具有特异性类磷酸酶活性和强聚集诱导发光（AIE）的锆基金属有机框架（MOF），用于无氧化还原干扰的双模态有机磷农药传感。在该MOF中，活性可调的Zr4+节点对含有P–O键的底物具有高水解活性和亲和力，其刚性框架结构有效增强了配体1,1,2,2-四（4-羧基苯基）乙烯的荧光发射。开发的AIE酶能够有效催化对氧磷水解为黄色的对硝基苯酚，通过内滤效应进一步降低该酶固有的AIE荧光，从而建立了一种无氧化还原干扰的双模态比色/荧光方法用于对氧磷检测，并进一步开发了智能手机辅助便携式平台，能够在复杂基质中实现对目标物的简便、快速和高性能传感。相关成果发表在国际学术杂志Biosensors and Bioelectronics（IF=10.7，中科院大类1区，Top期刊）上，江苏大学朱恒佳博士为第一作者，徐立章、潘建明、林跃河和牛湘衡为共同通讯作者。
（4）纳米酶作为具有类酶催化功能的纳米材料，被视为天然酶的潜在替代品。与基于蛋白质的天然酶相比，纳米酶具有制备成本低、性能调节灵活、功能多样化等特点。这些优点使其在生化传感、环境修复、医学诊疗等领域得到了广泛应用。尤其在生物医学诊断领域，纳米酶催化信号放大的特性使其成为检测生物标记物和疾病的新兴标签，在近年来发展迅速。为全面介绍这一动态领域的最新进展，近期牛湘衡课题组联合华盛顿州立大学林跃河团队对纳米酶赋能生物医学诊断方面进行了总结，在Advanced Healthcare Materials（IF=10.0，中科院大类2区，Top期刊）上发表了题为“Nanozyme-Enabled Biomedical Diagnosis: Advances, Trends, and Challenges”的综述论文，23级硕士研究生田清珍和李姝为共同第一作者，牛湘衡和林跃河为共同通讯作者。此外，牛湘衡课题组2024年发表在Environmental Science: Nano（IF=5.8，中科院大类2区）的“Nanozymes: powerful catalytic materials for environmental pollutant detection and degradation”一文（23级硕士研究生刁俏俏和陈鑫瑜为共同第一作者，牛湘衡为通讯作者）阐述了纳米酶作为强大催化材料在环境污染物检测和降解领域的应用进展，近期已入选为ESI高被引论文。
图2.纳米酶材料与生物元素结合赋能生物医学诊断（图片来自Advanced Healthcare Materials）
