近日，欧博app官方材料学院朱波教授团队联合贵州航天计量测试技术研究所在化学工程领域权威期刊《Chemical Engineering Journal》上发表最新研究成果，提出"单酶级分层组装"（Single-Enzyme-Level Hierarchical Assembly）的全新设计策略，开发出一种可直接喷墨印刷、无需任何后处理即可成型的导电生物墨水。这一工作为可穿戴酶生物传感器长期面临的多重制备难题提供了系统性的解决方案。
1、长期未解的三重矛盾
可穿戴酶生物传感器的实用化，长期受制于一组难以兼顾的核心矛盾：高效的酶-电极电子传递、酶活性的稳定保护、以及水基墨水的可印刷性。在传统的"混合分散"策略中，酶、介体与导电材料只是被简单混合在一起，三者之间缺乏精确的空间组织——这导致电子传递效率有限、酶易在严苛环境中失活、且印刷后通常需要繁琐的固化或交联步骤。
2、单酶级精确组装：从架构层面破题
研究团队另辟蹊径，从纳米尺度的精确组装出发，提出了一种全新的解决思路。研究人员通过精密调控的静电相互作用，先在每一个葡萄糖氧化酶（GOx）分子的周围"包覆"一层约 1.5 nm 厚的二茂铁功能化壳聚糖（CS-Fc）介体外壳，再将这些"单酶级核壳纳米单元"均匀嵌入 PEDOT:PSS 导电聚合物网络中，形成多层次的分层纳米杂化结构。
这一架构的精妙之处在于：CS-Fc 外壳同时承担两项关键功能：既将氧化还原介体精准定位于每个酶分子的电子传递路径上，又作为分子缓冲层将酶与 PEDOT:PSS 的酸性环境隔离；而外层的 PEDOT:PSS 则既提供连续的导电通道，又赋予墨水优异的印刷加工性。更重要的是，这种纳米尺度的精确空间组织与三者之间的能级匹配相结合，使电子能够从酶活性中心经由 CS-Fc 介体自发、定向地传递到 PEDOT:PSS 导电网络，从架构层面实现了酶相容性保护与自发电子传递的双重突破。三个长期相互掣肘的功能需求，由此通过同一架构得以同时满足。
3、性能突破
基于这一新型架构构筑的柔性传感器展现出突破性的综合性能：
·氧气不依赖型传感：成功摆脱了传统氧化酶传感器对溶解氧的依赖
·宽线性检测范围（0.02–9.57 mM）：覆盖从汗液到血液葡萄糖的生理浓度区间
·高灵敏度：14.8 μA mM⁻¹ cm⁻⟡
·优异的存储稳定性：室温干燥保存 4 周后，传感响应保持率仍高于 90%
·"一锅法"直接印刷：无需固化、退火或交联等后处理步骤，即可在纸、PET、玻璃等多种柔性基底上一步成型并具备良好水稳定性
研究团队进一步将该传感器集成至可穿戴平台，成功实现了运动过程中汗液葡萄糖浓度的实时连续监测。
通讯作者朱波教授表示：
"过往的研究往往是分别从材料、印刷或界面修饰等单一角度去优化某一项性能，但我们发现，这些看似独立的问题，其根源都指向一个共同的架构缺陷——酶、介体、导电材料之间缺乏纳米尺度上的精确空间组织和电子传递匹配。'单酶级分层组装'策略正是从这一根本问题入手，通过统一的分子设计同时回应了多个长期未解的难题。这一设计原则有望推广至乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶等其他氧化酶体系，为整个可穿戴生物电子领域提供新的研究范式。"
4、研究展望
研究团队同时指出，从实验室成果走向临床或商业化应用仍需进一步攻关，包括长期生理环境下的稳定性验证、规模化连续制备工艺的建立、以及更广泛体内场景下的应用测试。但"单酶级精确组装"这一架构层面的设计理念，为下一代可穿戴生物电子的发展打开了一扇新的窗口。
5、论文信息
论文题为"Single-Enzyme-Level Hierarchical Nanohybrids Enable Spontaneous Electron Relay, Robust Enzyme Stability, and One-Pot Sensor Printing"，发表于《Chemical Engineering Journal》。本工作由欧博app官方与贵州航天计量测试技术研究所合作完成。潘齐超博士、卢悦与吴青博士为论文共同第一作者，朱波教授（欧博app官方）、贾林副教授（欧博app官方）、耿志副教授（欧博app官方）与孙逊研究员（贵州航天计量测试技术研究所）为共同通讯作者。论文下载链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472606136X
