纳米酶是模仿天然酶特性的合成材料，用于生物医学和化学工程。从历史上看，它们通常被认为毒性太大且昂贵，不适合用于农业和食品科学。现在，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出了一种有机、无毒、环保且具有成本效益的纳米酶。

在一篇新发表的论文中，他们描述了其特征及其检测草甘膦(一种常见农业除草剂)存在的能力。他们的目标是最终为消费者和农业生产者创建一个用户友好的测试套件。

“纳米酶这个词源自纳米材料和酶。纳米酶最早是在大约15年前开发出来的，当时研究人员发现氧化铁纳米粒子可以发挥类似于天然酶(过氧化物酶)的催化活性，”该大学的博士生DongHoonLee解释道。农业与生物工程系(ABE)，隶属于伊利诺伊大学农业、消费者与环境科学学院(ACES)和格兰杰工程学院。

这些纳米酶模仿过氧化物酶的活性，过氧化物酶是一种通过使用过氧化氢作为氧化剂来催化底物氧化的酶。它们比天然过氧化物酶提供更高的稳定性和更低的成本，并且广泛应用于生物医学研究，包括用于疾病诊断中检测目标分子的生物传感器。

“传统的纳米酶是由无机金属材料制成的，这使得它们毒性太大且昂贵，无法直接应用于食品和农业，”李说。

“我们的研究小组正在率先开发基于有机化合物的纳米酶(OC纳米酶)，它具有类似过氧化物酶的活性。OC纳米酶遵循天然酶的催化活性，但主要基于农业友好型有机化合物，例如尿素作为螯合剂，聚乙烯醇作为颗粒稳定剂。”

研究人员还实现了与OC纳米酶集成的光学传感系统，用于目标分子检测。比色测定是一种光学传感方法，使用颜色强度来提供物质中特定分子存在的估计浓度，使得较深或较浅的颜色表明目标分子的数量较低或较高。有机化合物纳米酶的动力学特征和分子检测性能与生物传感应用中通常使用的纳米酶相当。

“传统的纳米酶存在许多问题：毒性、降解时间长和生产过程复杂。相比之下，我们的纳米酶生产速度更快、成本效益高、无毒且环保，”助理教授MohammedKamruzzaman说ABE博士，也是该研究的合著者。

Lee和Kamruzzaman应用基于OC纳米酶的比色传感平台来检测草甘膦(一种在农业中广泛使用的除草剂)的存在。他们在含有不同浓度草甘膦的溶液中进行了比色测定，发现有机纳米酶能够以足够的精度成功检测草甘膦。

“为了保护人类和作物健康，对农产品中农药或除草剂含量检测的需求不断增加。我们希望为农民或消费者开发一种基于OC纳米酶的使用点检测平台，可应用于田间或农田。在家里，”卡姆鲁扎曼说。

“人们会获得一个测试套件，其中包含与样品混合的物质，然后拍照并使用手机上的应用程序来识别颜色强度并解释是否存在草甘膦。最终目标是使测试便于携带并且适用于任何地方。”

研究人员还致力于开发其他纳米酶，并预计这些环保材料在广泛的应用中具有巨大的潜力。

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