在精准医疗领域，体外诊断技术如同“疾病侦察兵”，其灵敏度与准确性直接决定疾病早期筛查与病情监测的效率。过氧化氢（H?O?）作为体外诊断中的关键信号分子，既是疾病生物标志物动态变化的“指示器”，也是催化信号放大的“核心中介”。然而，当前主流纳米酶探针材料普遍存在对H?O?亲和力低的瓶颈——由于结构调控困难、表面缺陷不足、d带中心偏低所导致的高米氏常数（K_m），使得在检测应用过程中难以精准捕捉低丰度生物标志物，严重制约了体外诊断的灵敏度与准确性，成为临床早期诊断应用的关键难题。

  传统纳米酶较高的K_m值意味着其对H?O?的“捕捉能力”较弱，易受复杂生物基质（如尿液、血液）中干扰物质影响，在面对临床样本中微量H?O?时“力不从心”，从而导致诊断结果偏差。如何通过精准设计提升纳米酶对H?O?的亲和力，成为科研人员亟待突破的核心目标。近期，杭州师范大学材料与化学化工学院黄又举教授团队敏锐捕捉到热电子激发与转移调控在纳米酶探针材料精准结构设计与性能优化中的关键作用，创新性提出“多维度协同调控”策略，为解决传统纳米酶的亲和力难题提供了全新思路。

  相关研究工作以“Surface Hot-Electron Transfer Driven Site-Specific Growth of Pt Nanoisland onto Au NR@CeO? Dumbbells with Exceptional H?O? Affinity for Ultra-Sensitive Vitro Diagnosis”为题在Advanced Functional Materials上发表。

  研究团队针对传统纳米酶对H?O?亲和力低这一长期难题展开系统攻关。摒弃以往单一结构优化的传统策略，通过热电子转移驱动元素掺杂、结构调控、表面工程的协同整合，实现元素间电子高效传递、高密度表面缺陷以及d带中心的精准调控，成功构建了可高效捕捉H₂O₂的Au NR@CeO?@Pt（L-ACP-DIS）纳米酶探针。激光诱导的耦合作用与电子转移过程在Au NR@CeO?基底的活化中发挥关键作用。金纳米棒（AuNR）可作为“电子激发器”，利用其局域表面等离激元特性可在近红外光激发下产生大量热电子，显著降低表面化学反应能垒，促进快速氧化还原反应的发生。因此，通过激光介导的热电子激发实现Pt²⁺还原沉积生长所形成的异质结构具有丰富的表面缺陷。半导体二氧化铈（CeO₂）凭借其“电子泵”功能，不仅为热电子迁移提供高效通道，还能有效延缓Au NR表面的热电子激发速率。在此基础上，CeO₂可进一步精准调控Pt2?的还原动力学行为，从而实现Pt2?的非均匀还原沉积，这一过程突破了传统Pt连续性生长模式的局限，促使其生长模式转变为非连续、高比表面积的Pt纳米岛结构。这种创新性设计使L-ACP-DIS纳米酶具备高暴露的催化活性位点数量、高表面缺陷密度以及高d带中心特性，从而展现出卓越的H?O?亲和性，其K_m低至0.1907 mM，较近年来多数已报道的纳米酶探针材料提高1-3个数量级。

图1. Au和CeO2之间的电子传递动力学验证。

图2. 对H₂O₂高亲和力的L-ACP-DIS纳米酶探针的合成制备及表征。

  本研究不仅聚焦于纳米酶的合成制备与性能调控，还深入探索了其实际应用价值。基于L-ACP-DIS对H?O?的高亲和力和高催化性能，研究团队构建了一套通用型体外医疗诊断试剂盒，可实现肌氨酸、葡萄糖、胆固醇、乳酸等多种疾病标志物的高灵敏度检测。与近期文献报道的基于纳米酶的检测方法相比，这些标志物的检测限（LOD）实现了1-5个数量级的显著提升。此外，L-ACP-DIS纳米酶探针在储存一年后仍能保持90%以上的催化活性，显示出优异的稳定性，具备长期应用于体外诊断的潜力。该体外医疗诊断试剂盒可应用于前列腺癌、糖尿病、心血管疾病及乳酸中毒等疾病的早期诊断。检测准确率达97.0%-102.2%，并能良好兼容患者尿液等复杂生物基质。

图3. 基于纳米酶探针检测体系的构建及检测性能对比。

图4. 纳米酶探针检测体系在前列腺癌患者体外诊断中的应用。

  本研究为发展下一代纳米诊断技术奠定基础。所开发的纳米酶探针兼具超高检测灵敏度、长期稳定性与多指标检测能力，有效应对了早期疾病诊断与即时检测（POCT）中的关键挑战。此外，得益于该合成方法的良好可扩展性及性能优化策略的高度可调谐性，L-ACP-DIS纳米酶探针有望在精准医疗与全球健康领域发挥变革性工具的关键作用。

  该工作第一作者为杭州师范大学材料与化学化工学院联合培养科研助理李明和杭州师范大学材料与化学化工学院陈靓副教授。通讯作者为杭州师范大学材料与化学化工学院黄又举教授与丁彩萍副教授，以及宁波大学附属第一医院严泽军主任，杭州师范大学为主要完成单位。该项研究得到浙江省“尖兵”“领雁”研发计划（2024C03195）、国家自然科学基金（52222316）等项目的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202517816

作者简介：

黄又举教授简介

黄又举，教授，博士生导师，国家优青，杭师大材料与化学化工学院副院长。2010年博士毕业于中国科学技术大学，师从李良彬教授。2010-2014年在新加坡南洋理工大学做博士后。2014-2019年在中科院宁波材料所工作，任副研究员/项目研究员。2017-2018年，在德国马普所高分子所做访问学者。2019年9月入职杭州师范大学，组建纳米生物传感器关键材料团队。长期从事纳米生物传感器探针材料基础及应用研究，提出了智能高分子调控“纳米晶核补丁”策略，量身定制出30多种高效可医用探针材料；发展了探针材料的智能多功能表面修饰策略，实现了不同维度（1D、2D和3D）的宏观可控自组装，揭示了探针材料与传感器性能内在关联性；研发了系列高性能纳米生物检测技术，探索了在食品安全和医疗领域的产业化应用。近五年，以通讯作者在Sci. Adv., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev.等期刊上发表SCI论文80余篇。被引用12000余次，H因子为57。授权中国和美国发明专利35件。主持科研项目20余项，包括6项国家自然科学基金。获首届浙江省青年科技英才奖（2021年），浙江省自然科学二等奖（2023年，第一完成人）和全国“挑战杯”揭榜挂帅专项赛一等奖（2024年，指导老师）。入选浙江省海外高层次人才引进计划（2016年）和国家自然基金委优秀青年项目（2022年）。

丁彩萍副教授简介

丁彩萍，杭州师范大学材料与化学化工学院副教授，2019年博士毕业于华东师范大学，同年入职杭州师范大学材料与化学化工学院。主要从事功能性荧光量子点和等离激元纳米粒子的精准合成及其功能化仿生修饰组装，构建荧光可视化生物传感器或多色可视化传感器用于疾病标志物的检测及诊断，以及构建多功能纳米平台用于肿瘤治疗研究，进一步开发可商业化的生物检测试剂盒。以第一/通讯作者在Adv. Mater., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Anal. Chem.等国际知名期刊发表SCI论文40余篇，被引用2000余次(Web of Science统计)，H因子为22，授权发明专利10余项。自2019年工作以来，作为项目第一负责人，获项目资助5项，其中包括国家自然科学青年基金、浙江省自然科学基金；同时担任浙江省科学技术厅2024年度第一批“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目子课题负责人。此外，担任期刊Biosensors, Sensors客座编辑。