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近日，我院检验团队在前期超敏多靶免疫层析（2D Film-ICA）技术的基础上，进一步创新地将柔性膜状载体与双合金纳米酶颗粒相结合，成功研发出一种具有大反应界面和多重空间催化位点的3D膜状纳米探针，实现了对病原体和药物残留的超灵敏快速检测。这项重要成果分别发表于国际顶级期刊《ACS Nano》（美国化学会《纳米》）和《Chemical Engineering Journal》（《化学工程学报》），展示了中国科研工作者在国际舞台上的创新能力。
3D膜状纳米酶应用于呼吸道病毒检测：18分钟肉眼可见结果
在《ACS Nano》上发表的这项突破性技术，重点针对呼吸道病毒的超灵敏检测展开研究。通过精心设计的一步催化反应过程，该技术成功将传统免疫层析试纸条的灵敏度和检测范围提升了两个数量级以上，实现了显著的性能突破。这一创新成果意味着，检测人员只需等待18分钟，即可通过肉眼直接观察到清晰的检测结果，完全无需借助任何辅助检测仪器。这种便捷性和易用性使其成为居家检测、现场筛查、疾控中心日常监测和基层医疗单位的理想选择，极大地推动了即时检测（POCT）领域的创新发展。
研究团队开发的3D膜状纳米酶采用了独特的设计理念，通过巧妙的结构优化增加了催化位点和反应界面，显著提升了信号放大效果。更令人振奋的是，其可视化检测限已经接近PCR检测（聚合酶链反应检测）水平，能够有效识别病毒早期感染状态，充分满足了临床实践中对高灵敏度检测的迫切需求。这项技术在公共卫生监测和疫情防控方面展现出巨大的应用潜力，为快速、准确的病毒检测提供了全新的解决方案。
3D膜状纳米酶应用于药物残留检测：保障药物安全监测
在成功实现病毒检测的基础上，研究团队进一步将3D纳米酶技术拓展至小分子药物残留检测领域，相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》上。在这项研究中，科研人员采用创新性思路，选用氧化石墨烯（GO）作为柔性基底，成功构建了金纳米粒子（AuNPs）和金铂双金属纳米酶（AuPt）复合体系，形成了具有多重立体空间催化位点的精密三维结构。
这种独特的设计不仅显著增加了催化位点数量和反应界面面积，还实现了比色和催化的双重信号放大效果，带来了令人瞩目的性能提升：检测灵敏度较传统ELISA（酶联免疫吸附试验）方法提高了10-122倍，较传统胶体金试纸条提高了84-3300倍，检测范围也实现了至少83.3倍的显著扩展。这项技术已经成功应用于庆大霉素、克伦特罗和莱克多巴胺三种重要小分子药物的同时检测研究。在复杂的临床样本和环境样本检测中，该技术展现出优异的检测性能，平均回收率达到94.55-103.23%，相对标准偏差控制在8.66%以下，完全满足实际应用场景的严格要求。
顾兵教授为最后通讯作者，汪崇文、李广华、郑帅为第一或共同通讯作者。
这次3D纳米酶技术的成功研发，离不开研究团队在2D Film-ICA技术平台上多年的深厚积累和持续创新。作为新一代超敏多靶免疫检测平台，该技术已在包括ACS Nano、Small、Chemical Engineering Journal在内的多个国际权威期刊上发表了系列重要研究成果，并成功申请获得13项国家发明专利，充分展现了团队强大的科研创新实力和技术积累。未来，研究团队将继续深化技术创新，通过产学研深度融合，团队致力于将创新成果转化为实际应用，为食品安全监测和公共卫生事业做出更大贡献。
参考文献：
Wang, C., Shen, W., Li, Z., Xia, X., Li, J., Xu, C., ... & Gu, B. (2024). 3D Film-Like Nanozyme with a Synergistic Amplification Effect for the Ultrasensitive Immunochromatographic Detection of Respiratory Viruses. ACS nano. 2024; 18, 37, 25865-25879.
Zheng S, Wang S, Xu C, et al. 3D multilayered sheet-like nanozyme enables the multiplex, flexible, and ultrasensitive detection of small-molecule drugs by immunochromatographic assay[J]. Chemical Engineering Journal, 2024: 158162.
汪崇文、赵云虎
