纳米酶是一类具有类酶催化活性的纳米材料，因其稳定性高、成本低廉等优势，被视为天然酶的理想替代品。其中，卤过氧化物酶（Haloperoxidase，HPO）作为过氧化物酶家族的重要成员，因其独特的催化机制而受到越来越多的关注。这类酶及其模拟酶能够在H₂O₂存在下，催化卤素离子（如Cl⁻、Br⁻、I⁻）转化为高反应活性的次卤酸，从而在抗感染治疗、海洋防污、水污染修复及精准诊断等领域展现出重要的应用价值。然而，现有HPO纳米酶普遍面临材料体系有限、合成复杂、尤其是其活性高度依赖酸性环境等问题，极大限制了其在生理中性、海水等中、碱性场景中的应用。同时，现有体系多局限于单一催化功能，难以适应复杂环境下的多功能需求。
针对上述挑战，朱虎教授团队成功开发出一种具有pH响应特性的“智能”双功能纳米酶，其能根据环境酸碱度自主切换催化功能，在复杂环境下展现出卓越的传感与抗菌应用潜力（图1）。团队创新性地利用腺嘌呤（Ade）与铜离子（Cu²⁺）在磷酸缓冲溶液混合，通过一步共沉淀法简便、绿色地制备了有机-无机杂化纳米颗粒Ade-Cu。该材料展现出独特的“智能”催化行为：在酸性条件下，它具有过氧化物酶活性，催化生成单线态氧；而在中性至碱性条件下，则“切换”为卤过氧化物酶活性，高效催化生成次溴酸。研究表明，腺嘌呤的特有分子结构及其与铜离子的精准配位，是实现这一高效、可切换双酶活性的关键。
基于Ade-Cu独特的pH响应特性，团队成功构建了一种宽pH适用的比色传感平台，实现了对过氧化氢（H₂O₂）的高灵敏检测。在实际海水样品的检测中，该平台表现出优异的准确性（加标回收率达96.0-106.0%）。更重要的是，该纳米酶能根据不同pH环境，自主调整产生活性杀菌物种，从而在从酸性到碱性的宽泛pH范围内均实现了高效杀菌和生物膜抑制。
该研究不仅成功拓展了卤过氧化物酶模拟酶的新材料体系，其简便绿色的合成策略与独特的pH响应设计，更为开发下一代环境自适应、功能可智能调控的多功能纳米酶提供了全新的思路。
图1. Ade-Cu的合成及其应用
该研究成果以“pH-switchable dual-enzyme mimicry: Adenine-cu hybrid nanoparticle with haloperoxidase/peroxidase activities for antibacterial and H₂O₂-sensing applications”为题发表在中科院1区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》上。福建师范大学是该论文的唯一完成单位。化学与材料学院2022级博士生陈育源与2023级硕士生田舒荔为论文共同第一作者；朱虎教授与郑永芳副教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、福建省卫生健康中青年科研重大专项、福建省高等学校科技创新团队、福建省百人计划、生物医用材料与组织工程闽台科技合作基地、福建师范大学高层次人才科研启动基金等项目的支持。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173374。
（化学与材料学院）