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*本文首发于“纳米酶Nanozymes”，2023年5月25日

*编辑：顾芗

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引言

双氧水浓度的精确测量在疾病诊断、健康防护、污染监测等方面有着重要意义。不同场景的双氧水浓度差异巨大，可以从微摩尔延伸至摩尔量级。基于过氧化物酶比色测量双氧水浓度是一种低成本、有潜力构筑便携传感器的检测模式，但是，受酶促反应本身规律的限制，高浓度双氧水通常不在该类传感器检测的线性范围内，因此，传统的基于过氧化物酶的比色传感器不具备直接测量高浓度双氧水浓度的能力。目前，对高浓度双氧水进行稀释测量是解决该问题的唯一策略，然而，稀释过程会增加检测操作的复杂性，且稀释倍数不合适时容易产生较大误差。所以，提升基于过氧化物酶比色检测双氧水的线性范围和检测上限十分必要。

实验内容

近日，西安交通大学杜宝吉研究员团队在Small上发表了题为“A Cascade Enzyme System Integrating Peroxidase Mimic with Catalase for Linear Range Expansion of H2O2 Assay: A Mechanism and Application Study”的研究工作。该研究工作首先提出了基于过氧化氢酶和过氧化物酶串联的酶反应系统，通过过氧化氢酶对H2O2的分解作用，实现了过氧化物酶对双氧水检测上限提升的假设。并以钌纳米颗粒的过氧化物纳米酶（POD）为模型，融合天然过氧化氢酶（CAT），构建了POD与CAT串联酶系统对以上假设进行实验验证。结果表明，该串联酶系统可使双氧水的检测上限提升至单纯POD的10倍。同时，该项工作详细研究了该传感器对双氧水检测上限提升的具体原因，发现CAT与POD的活性比与检测上限提升的倍数呈正相关。更重要是，该研究通过酶促反应动力学方程的推导，对这一现象进行了充实的理论解释，其行为类似于竞争性酶促反应。最后，使用优化后的串联酶传感器对含高浓度双氧水的实际样品——隐形眼镜双氧水护理液，进行了双氧水浓度的测定，表现出的检测准确度（回收率接近100%）远远优于单独的POD传感器（回收率约为50%）。

过氧化氢/过氧化物串联酶概念与传感参数提升机制与应用举例

结论

本课题的意义在于：第一，该研究首次提出并验证了过氧化氢/过氧化物串联酶可以提升双氧水检测的线性范围和检测上限，并成功应用于商品化医疗器械产品的评估，以避免潜在医疗事故的产生；第二，该研究提出了一种新型的类似竞争性酶反应的酶促反应模型，给酶促反应提供了又一种典型案例；第三，该研究从理论和实验两个层面对串联酶系统进行了研究，为后续串联酶系统的性能解析和开发提供了理论基础。

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撰稿：杜宝吉

审核：刘淑杰

编辑：梅琦