納米模擬酶在活性氧檢測中的應用研究進展

丁亞新，吳鵬，趙雪伶，2*，陳誠，2，林東海，2

（1 上海第二工業大學 能源與材料學院，上海 201209；2 上海先進熱功能材料工程技術研究中心，上海 201209）

活性氧（ROS）是細胞中產生的活性陰離子或中性高度不穩定小分子，主要包括過氧化物、·、·OH、H2O2、單線態氧（1O2）、烷基過氧化物（ROO）和一氧化氯（ClO）。ROS 是正常細胞系統中的重要組成部分，在調節生物體的各種生理功能中起著重要的作用［1］。低濃度時，ROS 作為信號分子參與正常細胞代謝的生理活動［2］，但當ROS 濃度不斷升高時，它會引起細胞損傷［3］導致癌癥、糖尿病、心臟病、腫瘤和一些神經退行性疾?。?］，這一現象被稱為氧化應激［5］。ROS 對環境科學、生命科學等領域的基礎研究與應用都有著重要影響，因此對ROS 的檢測與定量分析有著重要意義［6］。目前已經存在許多用于定量測定ROS 的分析方法（如熒光法［7］、分光光度法［8］、高效液相色譜法［9］、電子自旋共振法［10］、質譜法［11］、比色法［12］和電化學方法［13］），但在選擇分析方法與檢測手段時需要考慮以下問題：（1）不同種類的ROS 具有不同的內在特性（壽命、擴散速率及生成源），這可能導致對其測量的不準確和不一致；（2）一些檢測方案需要在細胞源上進行檢測，還需要考慮所用傳感材料的生物相容性；（3）ROS 檢測需要成本低廉、穩定性高、選擇性好和靈敏度優異的檢測技術。

電化學技術因其高靈敏度、高選擇性、易于操作和直接定量等特點，已被證明是測定ROS 的有效工具。近年來，通過研究天然酶的結構和催化特性，人們設計與合成了與天然酶活性相似的納米模擬酶來代替天然酶。納米模擬酶不僅比表面積大、生物相容性好、結構性能穩定，而且還具有化學與物理性質易于控制、成本低等優點。因此，納米模擬酶常被用于構建生物電化學傳感器（如谷胱甘肽［14］、葡萄糖［15］、膽固醇［16］、·［17］、·OH［18］以及H2O2［19］等生物小分子傳感器）。本文主要總結了納米模擬酶在活性氧（·，·OH，H2O2）檢測中的應用研究進展。

1 模擬酶

天然酶是在活細胞中產生的蛋白質，對底物具有高度特異性和催化性能［20］，不僅在生物體中表現出催化特性［21］，還能催化外部反應，模擬環境。由于這一特點，它們被廣泛應用于疾病診斷、臨床治療、農業工程和食品加工等各個領域［22］。然而，天然酶很容易失活，苛刻的pH 環境可能會使天然酶失去催化功能。此外，天然酶的提取和純化過程也會造成其損耗并增加成本。這些天然酶固有的缺陷大大阻礙了它們的實際應用。

模擬酶是一種以主-客體化學［23］和超分子化學理論［24］為基礎發明的具有天然酶類似催化活性的非蛋白類物質。主-客體化學的基本原理來源于酶和底物之間的相互作用，即主體和客體在結合部位的空間及電子排列的互補，這類似于酶與其所識別的底物的結合。超分子化學理論是根據酶催化反應機理有效地模擬酶分子的催化過程［25］，通過研究尋找出能與底物分子產生分子間相互作用的主體分子。

納米模擬酶是具有酶活性的納米材料，因其成本低、表面易修飾、穩定性強、活性可調等優點而受到人們的廣泛關注。它能有效地克服天然酶成本高、穩定性差、可重復性差等缺點，并保持天然酶催化活性高和選擇性好等特點。到目前為止，各種基于納米模擬酶的分析傳感器［26］已被用于檢測各種離子、生物小分子（如過氧化氫、葡萄糖、乳酸、膽固醇和乙醇）、生物大分子（如凝血酶和DNA）和其他生物分子（如細胞、細菌或病毒）。

1.1 傳統模擬酶

根據主-客體化學和超分子理論，已研究出了多種傳統模擬酶。傳統模擬酶不僅在耐酸堿、熱穩定性方面優于天然酶，而且價格便宜，可大量應用于實際生產中。幾種常見的傳統模擬酶的介紹如下：

環糊精［27］是由多個葡萄糖單元組成的環狀低聚糖［28］。環糊精的外緣親水而內腔疏水，因而它能夠像酶一樣提供一個疏水的結合點，并作為主體包絡各種適當的客體，如有機分子、無機離子以及氣體分子等。因此，它經常被用作與其他材料結合的模仿酶的底物。

卟啉［29］是一類由四個吡咯環和四個內消旋碳以不同的方式排列形成的大分子雜環化合物，所得的卟啉異構體表現出非常不同的電子特性。研究表明，卟啉是一種具有豐富化學配位的多功能配體，它非常容易與所有金屬/準金屬/非金屬形成絡合物。因此，卟啉長期以來被廣泛用于材料科學、生物學和醫學等領域。

2020 年，Fan 等［28］通過CoⅢ-PPIX 的CoⅢ和Py2CD 的吡啶N 之間的共價鍵實現了鄰甲基化環糊精二聚體與鈷原卟啉（CoⅢPPIX@Py2CD）的仿生組裝（如圖1 所示），開發了用于檢測H2O2的電化學傳感器。該傳感器檢測線性范圍較寬，檢測下限為2.47×10－7mol/L，為仿生載體的開發和生物的檢測分析提供了一些建設性的啟示。

在傳統模擬酶中除了上述提到的環糊精模擬酶和卟啉類模擬酶外，還有分子印跡聚合物模擬酶［27］。分子印跡聚合物模擬酶是通過分子印跡技術（molecular imprinting technology，MIT）將功能單體與分子印跡模板通過交聯劑聚合成分子印跡聚合物（molecular imprinted polymer，MIP），然后再將印跡分子從MIP 中除去，只留下具有特定分子特異性識別功能的分子結構。分子印跡聚合物模擬酶在催化、固相萃取、傳感器和抗體等許多方面得到了迅速發展。分子印跡聚合物模擬酶具有良好的儲存穩定性、潛在的可重復使用性、簡單的制備工藝以及易于與傳感器集成等優點。

電化學方法靈敏度高，響應速度快且不需要復雜的儀器，這些特性使其與分子印跡聚合物模擬酶的結合在分析研究中有廣闊的應用前景。2019 年，Huang等［30］研究了一種用于檢測·OH 的分子印跡聚合物模擬酶傳感器（如圖2），該傳感器以吡咯為功能單體，通過簡單的電化學方法在還原氧化石墨烯（rGO）上印跡2，5-二甲基苯甲酸（2，5-DHBA）。該方法改善了2，5-DHBA 的導電性和質量傳輸，增加了2，5-DHBA 識別活性位點的可能性。

除了上述提到的幾種傳統模擬酶外，其他的如冠醚類、杯芳烴類也受到了人們的關注。冠醚是一種簡單的環狀化合物，最常見的形式是環氧乙烷的大環低聚物［31］。其特征是可以通過不同的合成方法調節其空腔大小從而選擇性地結合陽離子和中性物種［32］。胡偉等［33］發現雜氮冠醚化席夫堿鈷（Ⅱ）配合物對磷酸二酯（BNPP）水解具有很好的催化活性。杯芳烴是由苯酚基和亞甲基或類似基團交替連接形成的環狀低聚物。與冠醚相似，杯芳烴也具有可調節的疏水空腔，可以對金屬離子和中性分子進行包絡。Ozyilmaz等［34］通過將Fe3O4與杯芳烴的衍生物進行結合制備了一種包封脂肪酶，并研究其催化活性與穩定性。

相比天然酶，傳統模擬酶在耐酸、耐堿、熱穩定性等方面都具有優勢，而且價格便宜，能大規模用于實際應用中。但是，傳統模擬酶也存在合成較為復雜、催化活性位點單一、催化效率低以及分離、回收和再生較困難等缺點。

1.2 納米材料模擬酶

納米粒子是一類大小在1～100 nm 之間、具有獨特的化學、電學、物理、力學性能的粒子［27］。由于納米粒子具有不同于常規材料的尺寸效應、表面與界面效應和宏觀量子隧道效應，在農業生產、汽車工業、食品加工、藥物傳遞、電子產品、醫學成像、化妝品、分析檢測、建筑材料等領域得到了廣泛應用。近年來，隨著對納米材料的深入研究，大量文獻報道證實，納米材料可以模擬多種天然酶的活性。

金屬有機框架（metal-organic frameworks，MOFs）［35］材料是一類由金屬離子和多元有機配體通過共價鍵形成的新型晶體材料。研究人員已經合成了不同類型的MOFs，并將其廣泛應用于電分析領域。沸石咪唑框架（zeolitic imidazolate frameworks，ZIFs）作為一種常見的多孔MOFs 材料，具有化學穩定性高、孔隙率均勻、比表面積大和結構可調節等優良特性。ZIFs可以作為模板和前驅體用于制備具有高導電性和熱穩定性的多孔碳材料，通過不同的方式處理后可以作為類超氧化物歧化酶、類過氧化物酶、類氧化酶等。Wu 等［36］開發了一種新型的過氧化氫電化學生物傳感器。他們采用含鈷金屬有機骨架碳化工藝，制備了具有菱形十二面體形貌的納米碳復合材料（Co-NC RDCs）。Co-NC 是通過炭化ZIF-67 前驅體得到的產物，它具有多孔結構、大的比表面積和高的電導率，且對過氧化氫具有獨特的電化學傳感性能。

金屬納米材料如金納米顆粒（AuNPs）、鉑納米顆粒（PtNPs）、銀納米顆粒（AgNPs），氧化鈰納米顆粒［37］（CeOxNPs）等被廣泛用于生物傳感領域。AuNPs 是一種海綿狀結構，其有效表面積比相同體積的散裝金膜大數百到數千倍。AuNPs 同時還具有表面活性位點多、吸附力強、電子密度高等特點，能與多種生物分子結合而不影響其生物活性。因此，AuNPs 在生物傳感器中的應用為提高傳感器性能和開發高效、新型生物傳感器提供了可能性。鈰離子可以在Ce3+和Ce4+之間可逆轉換，使得Ce 原子能夠快速且大幅度地調整其電子結構（如產生氧空位或缺陷），以最佳的結構適應其周圍環境，從而使得CeNPs 具有優異的催化特性，可以用于清除各種毒性活性氧物質。2020 年，Duanghathaipornsuk 等［38］采用普魯士藍（PB）和Ce NPs 以及氧化石墨烯（GO）制備了CeNPs/GO 復合材料，將其作為電極材料構建了用于檢測·OH 的電化學傳感器。該傳感器對·OH 的檢測限為60 μmol/L。該項工作為開發檢測·OH 的電化學傳感器提供了新思路。

與金屬納米酶相比，碳基納米材料［39］具有更高的生物相容性和可調節的酶活性。如石墨烯［40］作為一種碳基納米材料，由于其優異的導電率、比表面積高和成本低，在電化學傳感方面具有非常大的應用潛力。Cui 等［41］將錳（Ⅲ）四苯基卟啉（MnTPP）與電化學還原氧化石墨烯［42］（ERGO）復合得到具有超氧化物酶活性的MnTPP/ERGO 納米復合材料用于檢測·，檢出限為0.039 μmol/L。石墨烯非常容易聚集導致其性能受到影響，這極大地限制了它的應用。將石墨烯羥基功能化可以解決它的團聚問題，通過增加含氧基團（羥基、羧基、氧）的數量來增加它在溶劑中的溶解性和分散性，還可以增大電化學傳感器的活性表面積從而增強電化學性能。Aghamiri 等［43］制備了氧化還原蛋白（Cyt-c）固定在電聚合聚苯胺（PANI）/羥基化多壁碳納米管（cMWCNT）復合材料薄膜修飾在玻碳電極（GCE）上，并應用于H2O2的痕量檢測。具有多孔結構的cMWCNT 對蛋白質具有極高的負載能力，通過cMWCNT 的石墨結構與PANI 的芳香環之間的相互作用結合成cMWCNT/PANI。該材料具有良好的導電性和優異的電荷轉移特性。Cyt-c/cMWCNT/PANI/GC 傳感器對H2O2的檢測靈敏度為97.6 nA/（μmol/L），檢測限為0.2 μmol/L，線性響應范圍為2～600 μmol/L。

磷酸錳（Mn3（PO4）2）［44］是一種獨特的錳鹽，可通過歧化反應從水溶液中快速地去除超氧化物。Mn3（PO4）2對·有極好的催化活性，并且生物兼容性好，因此Mn3（PO4）2可以作為納米模擬酶用于·的檢測。Ding 等［45］制備了一種基于石墨烯/脫氧核糖核酸/磷酸錳（Gr/DNA/Mn3（PO4）2）模擬酶的傳感器，該傳感器能快速、靈敏地檢測·。在該模擬酶中，利用π-π 將DNA 吸附在石墨烯上，一方面，在保持碳材料完整結構的同時可以對其進行功能化從而提高Mn3（PO4）2的催化性能；另一方面，將DNA 吸附在石墨烯上還可以促進Mn3（PO4）2的均勻生長。該傳感器成功檢測到了癌細胞中釋放的·，在生物傳感和生物醫療領域具有廣闊的應用前景。

聚苯胺［46］（PANI）由于其高導電性和低成本，在眾多導電聚合物中受到極大的關注。這些獨特的性能使PANI 適用于許多的領域（如燃料電池、超級電容器、電化學傳感和生物傳感等）。Gabunada 等［47］通過濕法回流策略合成了基于磁鐵礦納米棒的聚苯胺/還原氧化石墨烯（Fe3O4@PANI/rGO）。該復合材料熱穩定性好、活性表面積大、催化活性點多、導電性強。用Fe3O4@PANI/rGO 構建的傳感器對H2O2的靈敏度為223.7 μA/（mmol/L·cm2），LOD 為4.45 μmol/L，檢測范圍為100 μmol/L～1.5 mmol/L。

通過一定的手段可以使上述提到的各種新型納米材料具有更好的電化學活性，從而作為不同種類的納米模擬酶與電化學技術結合，用于有效地檢測活性氧物質，以促進對生物過程的理解和監測。

2 納米模擬酶在活性氧檢測中的應用

2.1 超氧陰離子（·）的檢測

Sadeghian 等［53］制備了一種三維納米金網電化學傳感器（圖3）。多孔金納米網（NPGM）上附著Cyt-c并與工作電極結合，來測量藥物誘導C2C12 細胞的·通過多孔膜的釋放速率。該傳感器對·的靈敏度為7.29 nA/（nmol/L·cm2），最低檢出限為70 pmol/L。該工作通過改變納米金的的形貌來增加比表面積，提高了該超氧化物傳感器的電化學性能。這項工作將為開發高靈敏度的分子電化學生物傳感器提供了一個平臺。

圖3 細胞外超氧化物的電化學檢測[53]（a）通過氧化還原蛋白（Cyt-c）與電極之間的氧化和直接電子轉移來實現的傳感機制；（b）細胞被界面連接功能化電極示意圖Fig.3 Electrochemical detection of extracellular superoxide［53］（a）sensing mechanism realized by oxidation and direct electron transfer between redox protein（Cyt-c）and electrode；（b）schematic diagram of functional electrode connected by cell interface

除了上述提到的Au NPs 以外，Pt NPs 也可作為·的催化劑與石墨烯相結合作為類超氧化物歧化酶。2019 年，Hu 等［54］通過電沉積將Pt NPs 沉積在三維石墨烯泡沫（3D GF）上構建原位檢測·的三維傳感平臺。Pt@3D GF 具超強的電化學活性，能使電荷轉移電阻降低85%，且3D GF 是一個具有生物相容性的平臺，有較高的表面積且適合細胞附著/生長。該平臺有明確的表面和界面特性，可實現從細胞中釋放的·的現場監測。此外，研究發現，在3D GF 上沉積Pt NPs，減少了帶負電荷的·和電極表面之間的排斥力，使得3D GF 有更高的電子轉移速率和更好的電催化活性。

圖4 鈷納米復合材料的制備及其對· 檢測流程圖［55］Fig.4 Preparation of cobalt nanocomposites and its flow chart for · detection［55］

相比于MOFs 的不斷改進，將磷酸錳與其他生物技術相結合應用于對·的電化學傳感也是一個較好的方向。Wang 等［59］構建了一個基于細菌纖維素@脫氧核糖核酸-磷酸錳（BC@DNA-Mn3（PO4）2）的絲網印刷電極的活細胞傳感界面。活細胞被固定在BC@DNA-Mn3（PO4）2納米酶傳感平臺上，以快速、可靠地檢測活細胞釋放的·。該類傳感器在小型化、生物相容性、成本低和實時監測方面具有巨大的潛力。這項研究進一步表明，現有的構建活細胞傳感界面的方法在未來的原位檢測技術和下一代智能生物芯片、疾病診斷方面具有十分廣闊的前景。

近年來，研究人員使用電化學技術將納米模擬酶與特定的傳感元件結合用于開發檢測·的電化學傳感器。將有機材料與無機材料相結合用于改善電化學傳感器的線性范圍窄、檢測限不夠低等缺點，并提高傳感器對·的選擇性、穩定性。表1［41，45，53-59］展示了用于·檢測的不同修飾電極的性能比較。

表1 用于· 檢測的不同修飾電極的性能比較Table 1 Comparison of the analytical performance of different modified electrodes for detection of ·

表1 用于· 檢測的不同修飾電極的性能比較Table 1 Comparison of the analytical performance of different modified electrodes for detection of ·

2.2 羥基自由基（·OH）的檢測

·OH 在高級氧化過程（advanced oxidation processes）中作為主要氧化劑降解持久性污染物。但同時·OH 也會破壞碳水化合物、核酸、脂類和氨基酸等生物分子，并對生物體和人類造成極大危害?！H被認為是生物系統中產生的最強大的具有潛在危險的ROS，過量可能會導致細胞損傷［60］?！H 的濃度也與各種癌癥［61］、糖尿?。?2］和神經退行性疾?。?3］（如阿爾茨海默病和帕金森病）有關，了解·OH 濃度與這些疾病之間的關系有助于更好地診斷和預防。因此，開發能夠快速分析·OH 的靈敏檢測方法是非常重要的。

Huang 等［64］通過構建一個使用DNA 和6-巰基己醇（MCH）的生物傳感器，證明了DNA 氧化損傷的程度與·OH 的濃度有關。他們以氮摻雜的多孔碳材料和AuNPs 作為信號放大器，進一步提高了電化學探針的靈敏度和最低檢出限。通過電化學探針［Ru（NH3）6］評估·OH 誘導的DNA 損傷。該傳感器具有良好的電導率，其檢測限為25.0 μmol/L。

盡管上述基于DNA 的生物傳感器很容易制備，但DNA 存在易降解等缺點，這極大地限制了它的實際應用?？寡趸瘎┍徽J為是防止自由基損傷的還原劑，Abdel-Hamid 等［65］將咖啡酸（CAF）作為抗氧化劑，通過清除自由基來防止·OH 的形成，這可以保護DNA 不被降解。為了研究雙鏈DNA（dsDNA）與咖啡酸（CAF）的相互作用并評估抗氧化性能，采用多壁碳納米管固定dsDNA 并作為玻碳電極修飾材料。在本研究中，同時研究了·OH 對DNA 造成的氧化損傷，并觀察到在加入CAF 后，由于其清除·OH 的特性，ds-DNA 受到保護。該項工作能夠構建生物傳感器用于鑒定DNA 損傷，對癌癥、病毒感染等疾病的預防具有非常重要的參考意義。

除了通過直接的DNA 氧化損傷程度來檢測·OH的濃度外，還可以通過檢測其他·OH 捕獲物來間接檢測和判斷·OH 的濃度。Li 等［66］將羧基功能化石墨烯（CFG）通過自組裝單分子膜技術（SAMs）與乙二胺（NHCH2CH2NH）共價相互作用固定在玻璃碳電極（GCE）上，得到快速、靈敏檢測·OH 的CFGNHCH2CH2NH/GCE 電化學傳感平臺。在測定過程中，·OH 的濃度不是直接獲得的，而是采用4-羥基苯甲酸（4-HBA）作為·OH 捕獲物，間接測得·OH。

Duanghathaipornsuk 等［67］提出了一種超靈敏的電化學傳感器。該傳感器由超小氧化鈰納米團簇（＜2 nm）電沉積在絲網印刷碳電極（SPCE）上構筑而成。該電化學傳感器的檢測限（LOD）為0.6 μmol/L。此外，該納米氧化鈰電化學傳感器在體外成功檢測到新生小鼠骨組織的成骨細胞中存在·OH。為了最小化Ce NPs 的尺寸，從而最大限度地增加用于·OH 清除和檢測的Ce3+位點的數量（式（1），（2）為氧化鈰與羥基自由基反應原理），該團隊采用表面有機金屬化學（SOMC）合成策略來獲得納米級的CeOx，通過控制有機金屬前體的負載來調整CeOx納米團簇的大小和分散性。超靈敏電化學傳感器有望應用于醫療診斷、燃料電池技術以及食品和化妝品行業。

在活性氧檢測領域，對·OH 的檢測相對偏少，這是因為·OH 具有較高的化學反應性，壽命極短（在生物系統中約為15 s），且難以在模型系統中進行檢測并研究其與DNA 損傷的關系。在眾多研究中Ce NPs 對·OH 具有極高的選擇性，這為·OH 的檢測提供了新思路。另外還可以通過直接判斷DNA 的損傷程度來檢測·OH 濃度或通過·OH 捕獲物間接檢測·OH。表2［38，64，66-67］展示了用于·OH 檢測的不同修飾電極的性能比較。

表2 用于·OH 檢測的不同修飾電極的性能比較Table 2 Comparison of the analytical performance of different modified electrodes for detection of ·OH

2.3 H2O2的檢測

H2O2是一種簡單、重要且功能強大的氧化劑，廣泛應用于化工、臨床應用、藥物分析、食品制造和環境保護等多個領域。它不僅在化學和工業過程中產生，而且是人體中多種氧化代謝途徑的副產物。為了保證生物功能的正常，H2O2濃度必須低于100 nmol/L［68］，高于此濃度會導致細胞的氧化應激和損傷［69］從而導致嚴重疾病［70］（如癌癥、糖尿病、阿爾茨海默病和帕金森病等），甚至加速衰老。因此，實現快速、準確的檢測H2O2至關重要。以下介紹幾種用于檢測H2O2的電化學傳感器：

MOFs 對H2O2的氧化表現出獨特的電催化活性。Sherino 等［71］制備了一種以己二酸（adipic acid）為連接劑和哌嗪（piperazine）為載體的鎳金屬有機材料（APNi-MOF），并將其用作檢測H2O2的電極材料（AP-Ni-MOF/CPE）。AP-Ni-MOF具有1.28×10－3S·cm－1的高電導率，對H2O2的檢測具有很高的電化學活性。AP-Ni-MOF/CPE 檢測范圍是0.004～60 nmol/L，檢測限為0.0009 nmol/L。AP-Ni-MOF/CPE 電極在H2O2的實際樣品檢測（透鏡清潔劑溶液）中表現出了良好的重現性、穩定性和選擇性。Liu 等［72］開發了一種新型的卟啉鐵金屬有機框架（pFeMOF）修飾的有序介孔碳（OMC），用于檢測活細胞釋放的H2O2。該pFeMOF/OMC 復合材料是通過簡單的一步水熱法制備而成，Fe（Ⅲ）離子與卟啉基團的羧酸鹽具有很強的配位作用，可以使合成的MOFs 更加穩定。pFeMOF可以模擬過氧化物酶特性，獲得良好穩定的電化學信號。此外，通過引入了OMC 提高pFeMOF 的導電率，同時OMC 可以有效地控制pFeMOF 晶體生長。這一策略改善了pFeMOF 團聚從而使得更多的活性位暴露，提高了該復合材料的電化學活性。

在各類納米金屬與不同材料相結合的功能結合型材料中，除了金屬框架的MOF 外，碳基金屬材料的導電性能也非常優異。Zhang 等［73］將一維金納米粒子（AuNPs）組裝在磁性氮摻雜碳納米管（NCNTs）上，再與細胞色素c（Cyt-c）結合制備出基于Cyt-c/NCNTs@Fe3O4@Au 的傳感器。其引入的AuNPs 不僅不會破壞Cyt-c 的天然結構，還能增強Cyt-c 在電極表面的電催化特性。該傳感器用于檢測H2O2，其檢測限低至0.3 μmol/L。

與同為碳基材料的碳納米管相比，石墨烯具有更大的比表面積與穩定性，Zhao 等［74］報告了一種快速制備銀納米粒子錨定激光誘導石墨烯（LIG@Ag）電極的方法，并用于H2O2檢測。通過偏焦激光燒灼方法，銀納米粒子可以均勻分布在具有缺陷和微孔的層狀結構的LIG 納米片上，LIG 可以抑制銀納米粒子的尺寸增加，同時銀納米粒子也可以防止石墨烯納米片的團聚。Ag NPs 和LIG 納米片的協同效應使LIG@Ag 電極在許多方面呈現出優異的電化學性能。該傳感器具有良好的穩定性、重復性、選擇性，對H2O2的檢測限約2.8 μmol/L，靈敏度為28.6 μA（mmol/L·cm2）。由于LIG@Ag 電極具有優異的導電性、機械靈活性和輕質等特點，該方法為大規模制造智能傳感設備提供了一種新思路。

H2O2檢測已經在工業領域和生物研究中獲得了廣泛的應用。在各種H2O2檢測策略中，電化學因其高精確度和可靠性、良好的靈敏度和選擇性、低檢測限、快速反應和小型化引起越來越多的關注。隨著納米材料的快速發展，各種納米材料被作為納米模擬酶應用于生物傳感領域。表3［36，43，47，71-74］為用于H2O2檢測的不同修飾電極的性能比較。

表3 用于H2O2檢測的不同修飾電極的性能比較Table 3 Comparison of the analytical performance of different modified electrodes for detection of H2O2

3 總結與展望

納米酶已成為廣泛用于各種領域的熱門材料。特別是在生物傳感領域，與天然酶相比，納米模擬酶因其獨特的催化活性，在檢測活性氧的生物傳感器的構建及應用中發揮著重要作用。部分納米模擬酶作為電化學活性材料對一些特定的活性氧物質具有獨特的催化性能，受到研究者的廣泛關注。

隨著與納米模擬酶有關的研究迅速增加，納米模擬酶應用于ROS 檢測的研究也取得了一定的進展，但在實際檢測過程種還存在著一些問題，具體如下：

（1）目前的研究大多集中在通過調節納米模擬酶的尺寸、形貌和結構來優化納米模擬酶對ROS 的催化性能，對納米模擬酶中活性位點的研究還很缺乏。

（2）對納米模擬酶與活性氧的催化機理的研究還不夠深入，因此了解其催化機制對設計新型納米酶和調節其活性具有重要意義。

（3）納米模擬酶在應用過程中可能會與細胞內成分如蛋白質、核酸和小生物分子等發生相互作用，而導致其正常的生理功能的破壞。因此，有必要提高納米模擬酶的生物相容性，以開發出新型電化學生物傳感器，用于原位或實時檢測ROS。

本文總結了納米模擬酶在不同種類活性氧的電化學生物傳感器方面的最新進展，討論了其在當前研究中的不足之處，為今后的研究提供參考。我們期望對新型的納米模擬酶進行進一步的研究開發，以提高其性能，加快發展納米模擬酶在ROS 檢測和分析中的應用。