過氧化物酶在制藥、臨床診斷、生物傳感、食品安全、遺傳育種、環(huán)境保護(hù)、化工催化領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而天然酶存在諸如制備過程復(fù)雜、穩(wěn)定性差等難題。作為過氧化物酶的替代物,仿酶納米材料(又稱納米酶)具有價廉、穩(wěn)定性高、表面積大、催化活性強(qiáng)等優(yōu)勢。但是,大多數(shù)仿過氧化物酶納米材料只在酸性條件下表現(xiàn)出活性,這就限制了它們的實際應(yīng)用。
近日,中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所生物傳感技術(shù)團(tuán)隊博士生韓磊等人發(fā)現(xiàn)金銀異質(zhì)納米棒(Au@Ag NR)在近中性pH條件下具有優(yōu)異的過氧化物酶催化特性,該成果在線發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。該納米酶有望應(yīng)用于生物傳感、環(huán)境科學(xué)、工業(yè)催化,并為發(fā)展新一代仿酶催化系統(tǒng)提供新思路。
研究人員首先合成了不同組成的金銀異質(zhì)納米棒、金納米顆粒和銀納米顆粒。 研究發(fā)現(xiàn)納米材料的仿酶催化活性與納米結(jié)構(gòu)、組成、表面性質(zhì)、底物特性及反應(yīng)的pH值有關(guān)。金銀異質(zhì)納米棒在較寬的pH范圍(pH 4.0-6.5)內(nèi)具有顯著的催化活性(圖1),而金納米顆粒和銀納米顆粒只在弱酸性(pH 3.5-4.5)條件下有活性。該金銀異質(zhì)納米棒還具有成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。由于該納米酶與葡萄糖氧化酶(GOx)有相似的最適pH值,他們開發(fā)了一種在近中性pH條件下檢測葡萄糖的顯色法(圖2)。該方法采用一鍋法(one-pot)策略,避免了傳統(tǒng)顯色分析法多步操作的弊端,使檢測更簡單、靈敏、可靠,成本更低廉。
上述研究由劉愛驊研究員主持完成,得到國家自然科學(xué)基金項目資助支持。
(生物能源所供稿)
圖1. 金銀異質(zhì)納米棒催化底物（過氧化氫和顯色指示劑ABTS）的紫外-可見光譜圖。 (a) ABTS + H2O2 + Au@Ag NR；(b) ABTS + H2O2；(c) Au@Ag NR
圖2. 基于金銀異質(zhì)納米棒一鍋分析法檢測葡萄糖
原文鏈接：
Au@Ag Heterogeneous Nanorods as Nanozyme Interfaces with Peroxidase-Like Activity and Their Application for One-Pot Analysis of Glucose at Nearly Neutral pH, ACS Applied Materials & Interfaces 2015,10.1021/acsami.5b03591.
http://pubs.acs.org/doi/ipdf/10.1021/acsami.5b03591
