《Journal of Food Composition and Analysis》：Highly sensitive determination of Microcystin-LR using colorimetric and photothermal dual-mode aptasensor with europium hexacyanoferrate nanozyme
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本研究针对水体中高毒性微囊藻毒素-LR（MC-LR）的快速检测难题，开发了一种基于铕六氰基铁酸盐（Eu-HCF）纳米酶的比色-光热双模式适配体传感器。通过镧系掺杂策略提升纳米酶的过氧化物酶（POD-like）活性，利用适配体与MC-LR的特异性结合抑制酶促反应，实现1–1500 ng·L–1范围内的灵敏检测（比色/光热模式检测限分别为0.33/0.27 ng·L–1）。该传感器在实际水样中回收率达97.2%–110.4%，为环境毒素监测提供了高可靠性新方法。
随着全球水体富营养化加剧，蓝藻水华产生的微囊藻毒素（Microcystins, MCs）已成为威胁公共健康和生态安全的重大隐患。其中微囊藻毒素-LR（MC-LR）因具有最强毒性，被世界卫生组织列为饮用水中的重点管控指标，其限值为1 μg·L–1。MC-LR可通过抑制蛋白磷酸酶活性引发肝损伤甚至肝癌，因此发展高灵敏、快速的MC-LR检测技术至关重要。传统检测方法如高效液相色谱虽精度高，但依赖昂贵设备且操作复杂，难以推广。比色法虽简便，但单一检测模式易受环境干扰，假阳性风险较高。此外，常用金纳米粒子（AuNPs）比色传感器在复杂水体中易聚集失活，限制其实际应用。这些瓶颈促使研究者探索兼具高灵敏度、抗干扰性及操作简便的新一代检测平台。
在此背景下，浙江理工大学的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》上发表论文，提出一种基于铕六氰基铁酸盐（Eu-HCF）纳米酶的比色-光热双模式适配体传感器。该研究通过镧系元素铕（Eu）掺杂策略，显著提升了六氰基铁酸盐材料的过氧化物酶样（POD-like）活性，并利用MC-LR适配体（Apt）与毒素的特异性识别作用，实现了对MC-LR的高选择性、高灵敏检测。双信号输出模式（颜色变化与光热升温）相互校验，大幅提升了检测结果的可靠性。
研究团队通过冷冻干燥法合成Eu-HCF纳米酶，系统比较其与钙、锰、铜等六氰基铁酸盐材料的催化性能；采用透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术表征材料结构；通过稳态动力学实验和电子自旋共振（ESR）分析酶促反应机制；最后通过加标回收实验验证传感器在实际水样（自来水、湖水）中的适用性。
3.1. Eu-HCF制备及双模式检测原理
Eu-HCF以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板，通过铕离子与铁氰化钾配位自组装形成球形纳米结构。其POD-like活性可催化过氧化氢（H2O2）分解产生羟基自由基（·OH），进而氧化无色底物TMB生成蓝色oxTMB。当MC-LR适配体通过氢键吸附于Eu-HCF表面时，酶活性被抑制；加入MC-LR后，适配体与毒素特异性结合，进一步加剧抑制作用，导致颜色变浅、光热响应减弱。据此建立双模式检测信号与MC-LR浓度的负相关关系。
3.2. Eu-HCF表征
TEM显示Eu-HCF为均匀球形颗粒（直径约100 nm）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）中2110 cm–1处氰基特征峰与1656 cm–1处PVP羰基峰证实材料成功合成。XPS谱图中Fe 2p3/2（707.94 eV）和Eu 3d5/2（1124.5 eV）特征峰表明铁、铕元素以+3价态存在，EDS定量分析显示材料中Eu、Fe原子百分比分别为3.43%和1.26%。
3.3. POD-like活性评估
Eu-HCF对TMB、ABTS、OPD三种底物均表现出催化活性，其中TMB体系在652 nm处吸光度最强。相较于Ca-HCF、Mn-HCF和Cu-HCF，Eu-HCF的催化效率分别提升1.68、2.79和5.70倍，其机制归因于Eu与Fe的协同效应调控d电子分布。动力学参数显示Eu-HCF对TMB的Km值（0.25 mM）低于辣根过氧化物酶（HRP，0.434 mM），表明其对底物具有更高亲和力。
3.4. 光热性能分析
在808 nm激光照射下，Eu-HCF/TMB/H2O2体系因oxTMB生成产生显著光热效应，升温达48.6°C，而单独组分或二元体系温升可忽略。Eu-HCF的光热响应强度均优于其他对比材料，证实其双模式检测优势。
3.5. 检测性能优化
在pH 3.0、37°C条件下，适配体浓度75 nM时抑制效果最佳。MC-LR在1–1500 ng·L–1范围内与ΔA（比色信号）和ΔT（光热信号）均呈良好线性关系，检测限远低于WHO标准。对MC-LA、MC-RR等其他微囊藻毒素及金属离子（K+、Cu2+等）的选择性实验表明，传感器对MC-LR识别特异性高。实际水样加标回收率97.2%–110.4%，相对标准偏差（RSD）<4.4%，证实方法可靠性。
该研究成功构建了基于Eu-HCF纳米酶的双模式适配体传感器，通过镧系掺杂策略突破传统六氰基铁酸盐材料催化活性瓶颈，实现了MC-LR的超灵敏检测。双信号自校验机制有效克服单一模式检测的随机误差，为复杂环境中痕量毒素监测提供了新思路。未来通过优化PVP用量或开发其他镧系掺杂体系，有望进一步提升传感器性能，推动纳米酶技术在食品安全、环境监测领域的应用。
