水稻细菌性条斑病（Xoc）是水稻生产上的重要病害，目前在世界各国水稻产区发生流行并引起水稻产量的巨大损失，给全球粮食安全造成了严重威胁。而建立快速、灵敏、实用的检测技术是防控该水稻细菌性病害的前提和必要条件。免疫层析试纸条由于其快速、操作简单和无需设备的特点，已广泛应用于临床诊断、环境监测和植物病原体检测。然而，传统的免疫试纸条通常采用胶体金纳米颗粒作为信号标记物，与其他免疫检测方法相比灵敏度较低，无法满足痕量物的检测需求。因此，合成更好的信号标记物来提高试纸条的灵敏度是该领域学者的梦想与追求。

2024年9月18日，浙江大学农业与生物技术学院吴建祥教授团队在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.3）发表了题为“Modulating of d-band center in Cu single-atom anchored Co3O4 nanozyme for sensitive immunochromatographic test strip”的研究论文，报道了一种新的铜单原子掺杂Co3O4纳米酶并用于水稻细菌性条斑病菌的超灵敏试纸条检测，为该病菌的监测与检测及科学防控提供了新的技术。

吴建祥教授团队研究发现，设计合成的复合纳米材料CuSA/Co3O4具有超高的过氧化物酶模拟活性，并利用其制备成免疫探针实现信号放大，成功提高了免疫层析试纸条对Xoc的灵敏度。通过DFT理论计算表明，铜单原子掺杂诱导前线轨道活化，增强了过氧化氢在Co3O4上的轨道杂化，进一步增强了CuSA/Co3O4的过氧化物酶模拟催化活性，即铜单原子的掺杂提高了Co3O4催化性能，并提供了更强的比色信号。制备的基于CuSA/Co3O4的试纸条的视觉LOD低至 6.4 × 102 CFU mL−1，在6.4 × 102至1.0 × 107 CFU mL−1范围内呈现良好的线性关系，灵敏度是传统胶体金试纸条的25倍。此外，制备的试纸条可以成功检测水稻叶片和种子样品中的Xoc，平均回收率约为95−110%，RSD<5%。综上所述，本研究证明了CuSA/Co3O4作为信号标记材料构建超灵敏即时免疫层析诊断工具的巨大潜力，为水稻中致病菌的早期监测与检测提供了新的技术手段。

浙江大学农业与生物技术学院吴建祥教授、周雪平教授和郭逸蓉副教授为本论文的共同通讯作者，浙江大学张翠博士为本论文的第一作者。本研究得到海南省重点项目资金资助。

图1：基于CuSA/Co3O4纳米酶的免疫层析试纸条的性能分析

图2：基于CuSA/Co3O4纳米酶的免疫层析试纸条检测原理图

原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155962