近日，公共卫生学院牛湘衡教授团队在适冷纳米酶低温检测方向取得研究进展，相关成果以“Breaking the Cryogenic Sensing Limitation: Solvent-Microenvironment-Programmed Cold-Adaptable Nanozymes Enable Sensitive Volatile Amine Detection at Low Temperature”为题发表在国际学术期刊Analytical Chemistry（自然指数期刊）上。公共卫生学院2025级博士研究生陈鑫瑜为第一作者，牛湘衡为主要通讯作者，南华大学公共卫生学院为第一单位。

尽管纳米酶相较于天然酶具有诸多公认优势，并在生化分析领域展现出巨大的应用潜力，但其催化效率和动力学性能仍相对有限，尤其在低温条件下性能显著下降，严重制约了其在低温场景中的实际应用。为突破低温传感的技术瓶颈，本研究提出了一种基于溶剂微环境调控策略构建的锰配位聚磷酸盐纳米酶（Mn(DTPMP)）。该材料具有优异的适冷性类氧化酶活性，可用于食品冷链物流中挥发性胺（VAs）的灵敏检测。通过在水热合成过程中引入不同溶剂，实现了对Mn(DTPMP)物理结构与表面化学性质的精细调控，从而协同增强了其类氧化酶催化性能。该纳米酶在接近零度至生理温度的宽温区内均表现出稳定而优异的催化活性。研究表明，这种独特的适冷性能源于其特殊的元素组成、价态分布、极低的活化能垒以及高自旋电子构型之间的协同作用。基于该适冷型纳米酶，本研究进一步建立并验证了一种能够在低温环境下准确检测挥发性胺的比色分析方法，其检测限低至0.17 ppm。通过突破温度对纳米酶活性的限制，本研究所提出的高活性适冷纳米酶开发策略拓展了纳米酶在低温检测领域的应用边界。同时，本研究还为溶剂微环境调控纳米酶性能提供了新的基础性认识，加深了对其适冷机制的理解。这些成果将为新型高性能人工酶的设计及其在更广泛低温科学领域（包括但不限于分析传感）中的应用拓展提供启示。

图1 基于溶剂微环境工程调控的适冷性氧化纳米酶实现低温下检测挥发性胺原理图（图片来自Analytical Chemistry）

近三年来，牛湘衡教授带领纳米酶卫检团队以南华大学为通讯单位在Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、TrAC Trends in Analytical Chemistry、ACS Sensors、Small、Advanced Healthcare Materials、Journal of Hazards Materials、Chemical Engineering Journal、Food Chemistry、Sensors and Actuators B: Chemical等期刊上发表论文40余篇，积极为保障人民健康、绿色环境和食品安全贡献力量。

论文信息：Breaking the Cryogenic Sensing Limitation: Solvent-Microenvironment-Programmed Cold-Adaptable Nanozymes Enable Sensitive Volatile Amine Detection at Low Temperature, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.6c01969