青年教师张淑敏在《Chemical Engineering Journal》发表pH响应转换双酶活性纳米纤维传感及抗菌应用的研究成果

近期，常州大学医学与健康工程学院青年教师张淑敏在化学工程领域国际期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区Top，IF：13.2）发表了题为“Nanofibers-based dual enzyme mimics with pH-switchable catalytic function for H₂O₂ sensing and antibacterial application”的研究论文，常州大学为第一完成单位。

过氧化氢（H₂O₂）在生命体系中广泛参与细胞代谢和免疫调节，其水平异常与炎症、癌症等疾病密切相关。具有生物传感和抗菌功能的纳米酶在感染性疾病诊断与治疗中展现出巨大潜力。然而，现有纳米酶的酶模拟活性通常受pH值限制-过氧化物酶（POD）模拟物仅在酸性条件下高效催化，而大多数生理环境呈中性，这严重制约了其多功能应用。

本研究以细菌纤维素（BC）纳米纤维为模板，通过掺杂铜纳米颗粒并碳化处理，成功构建了一种具有pH可切换催化功能的双酶模拟纳米纤维（BC/RF@Cu）。该材料在酸性条件下表现出类POD活性，可催化H₂O₂产生强氧化性的羟基自由基；在中性和碱性条件下则表现出类卤过氧化物酶（HPO）活性，催化H₂O₂氧化溴离子生成氧化性溴（Br⁺）。这种pH响应特性有效拓宽了纳米酶的应用pH范围。实验表明，基于POD活性，该材料对H₂O₂的检测限低至2.22 μM；基于HPO活性，在pH 7-9范围内亦呈现良好的线性检测性能，且对常见生物干扰物具有高选择性。此外，所生成的·OH和氧化溴对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出显著的杀灭效果，并能有效破坏已形成的细菌生物膜。

综上，本研究通过设计铜掺杂碳化细菌纤维素纳米纤维，成功实现了pH响应的双酶模拟活性，为构建集诊断与治疗于一体的多功能纳米酶提供了新思路。该策略在H₂O₂可视化检测、抗菌治疗及生物膜清除等领域具有广阔的应用前景。

该研究工作得到了江苏省高等学校自然科学研究项目（24KJD430001）、湖北省中央引导地方科技发展专项（2022BGE253）等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160602