引言

随着现代农业的发展，有机磷农药（OPs）因其显著的杀虫效果被广泛应用于农业生产中。然而，其滥用和持久残留对生态环境和人类健康构成了严重威胁。为了防止这些农药残留威胁生态安全并确保食品安全，开发快速、准确的监测方法至关重要。本文将介绍一种基于IRMOF-3/CdTe复合材料的新型超灵敏电化学发光（ECL）酶生物传感器，该传感器在检测有机磷农药方面展现出卓越性能。

正文

1. 研究背景与意义

有机磷农药（OPs）虽然能有效控制害虫，但其滥用导致的环境污染和人体健康风险不容忽视。研究表明，OPs通过抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）活性表现出神经毒性，长期暴露于含OPs的农产品（如白菜、牛奶）会损害人类中枢神经系统，尤其对儿童智力发育和认知功能造成不可逆的影响。此外，OPs在水体中的高溶解度使其难以通过传统方法去除，因此迫切需要开发超灵敏的检测技术。

2. 新型ECL传感器的设计原理

研究人员设计并合成了量子点功能化的金属有机框架复合材料（IRMOF-3/CdTe），该材料在水介质中表现出超强的阴极ECL发射。具体来说：

IRMOF-3：作为共反应加速剂，能够高效富集K₂S₂O₈并催化生成硫酸根自由基（SO₄•⁻），同时保护亚稳态中间体免受环境淬灭，协同提高ECL信号强度。

CdTe量子点：提供高效的发光性能，确保ECL信号的稳定性和强度。

3. 实验优化与性能评估

通过对IRMOF-3/CdTe合成比例的优化以及结合ECL强度和电化学阻抗谱（EIS）分析，首次揭示了IRMOF-3对CdTe ECL性能的双重效应。实验结果表明，通过合理调整IRMOF-3与CdTe的比例，可以实现最佳的ECL性能。此外，研究人员还利用Box-Behnken响应面法优化了酶浓度、底物浓度和孵育时间等关键参数，最终确定了最佳检测条件：酶浓度2 mU/mL，底物浓度0.5 mM，孵育时间10分钟。

4. 传感器的应用与优势

基于上述优化条件，构建的ECL酶生物传感器展示了广泛的检测范围（134 fM-1.34 mM）和低检测限（44.7 fM）。该传感器不仅在实验室条件下表现优异，还在实际样品（如蔬菜、牛奶和长江水）中成功应用，显示出良好的稳定性和重现性。特别是对于实际样品的加标回收实验，回收率在96.2%至103.3%之间，相对标准偏差小于3.56%，验证了该传感器在多种实际样品检测中的可靠性和应用潜力。

5. 未来展望

本研究提出的基于IRMOF-3/CdTe复合材料的ECL酶生物传感器不仅为高效ECL酶生物传感器的设计提供了新的思路，还在环境监测和食品安全领域展现了广阔的应用前景。未来的研究可以进一步探索该传感器在复杂环境中的长期稳定性及其对其他农药种类的检测能力。

结论

综上所述，本文介绍了一种基于IRMOF-3/CdTe复合材料的新型超灵敏ECL酶生物传感器，该传感器通过协同增强机制实现了对有机磷农药的高效检测。研究结果不仅为ECL酶生物传感器的设计提供了新思路，也为保障生态环境和食品安全提供了有力工具。未来的工作将继续优化传感器性能，并拓展其在更多领域的应用。

参考文献：

Gu, C., Ji, S., Chen, Z., Yang, W., Deng, Y., Zhao, M., Huang, W., Yang, W., & Xu, W. (2025). Enrichment-catalytic synergistically enhanced electrochemiluminescence sensors based on IRMOF-3/CdTe for ultrasensitive detection of organophosphorus pesticides. Biosensors and Bioelectronics, 279, 117398.

Scheme 1. （A）IRMOF - 3 / CdTe 的合成过程以及（B）ECL 酶生物传感器的制造过程。