基于CuS@f-CB纳米酶复合材料的电化学传感器实现生物与食品基质中L-色氨酸的超灵敏检测

本研究创新性地将氧化酶样活性的硫化铜(CuS)与功能化碳黑(f-CB)复合，开发出具有仿生催化特性的纳米酶电化学传感器。该传感器通过Cu2+/Cu+氧化还原循环实现对L-色氨酸(L-TRP)的高效检测，线性范围达10-1800 μM（SWV法），检测限低至0.56 μM，在牛奶、血液等复杂基质中展现优异抗干扰性，为心血管疾病(CVD)相关代谢物监测提供了新工具。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次将硫化铜(CuS)纳米片与功能化碳黑(f-CB)复合构建仿生纳米酶，其独特的Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环机制在pH 3的酸性环境中仍保持高效催化活性，为食品腐败或蛋白质降解场景下的L-色氨酸检测提供了创新解决方案。

Morphological and structural characterization

扫描电镜(SEM)显示水热法合成的CuS呈典型片状结构（图S1A-F），这种致密晶体排列暴露出大量催化活性位点。功能化碳黑则呈现多孔颗粒状结构，其粗糙缠结的网络为电子转移提供了高速公路。X射线衍射(XRD)证实CuS与f-CB通过强界面键合形成稳定复合体，这种"刚柔并济"的结构使材料兼具催化活性和导电性。

Summary and conclusions

本研究成功开发了基于CuS@f-CB纳米酶的L-色氨酸电化学传感器，功能化碳黑通过增加比表面积和导电性，使传感器在10-1800 μM宽线性范围内保持稳定响应。实际样本测试表明，该传感器可克服牛奶、鸡蛋等复杂基质干扰，无需繁琐前处理即可准确检测，为色氨酸代谢异常相关疾病（如动脉粥样硬化）的早期诊断提供了新思路。