納米酶是一類具有類酶催化活性的功能納米材料，相比于天然酶，納米酶制備簡便且穩(wěn)定性高。納米酶具有廣泛的應(yīng)用，比如，類過氧化物納米酶常被用于檢測生物小分子、蛋白質(zhì)以及細(xì)胞等目標(biāo)。然而，類過氧化物納米酶的低催化活性抑制了其檢測性能。為了解決這一存在的問題，研究者們一直致力于設(shè)計(jì)與制備高活性的類過氧化物納米酶。
生命體中，細(xì)胞對酶等生物大分子的空間限域有效地提高了其催化效率。受此啟發(fā)，研究者提出了納米限域策略，指使用各種具有孔、腔和通道等的材料對納米催化劑抑或是分子催化劑進(jìn)行限域從而實(shí)現(xiàn)對催化反應(yīng)的精細(xì)控制。
近日，來自南京大學(xué)與武漢大學(xué)的研究組合作報(bào)道了一種納米限域策略指導(dǎo)構(gòu)建的高活性的類過氧化物納米酶。通過將具有類過氧化物酶活性的細(xì)胞色素c(Cyt c) 限域于PCN-222(PCN=多孔配位網(wǎng)絡(luò))納米顆粒的孔道內(nèi)，得到了一種蛋白質(zhì)與金屬有機(jī)框架(MOF)雜化的類過氧化物納米酶，即Cyt c@PCN-222。
為了系統(tǒng)地研究MOF孔徑對Cyt c負(fù)載的影響，作者比較了細(xì)胞色素c在不同MOF納米粒子中的負(fù)載量和負(fù)載效率，包括UiO-66、MOF-808、PCN-224以及NU-1000。結(jié)果表明，PCN-222納米粒子具有最高的負(fù)載效率，這歸因于其具有最大的孔徑。同時，限域在PCN-222孔道中的Cyt c在存儲過程中基本不會釋放。 為了探究納米限域?qū)yt c活性的影響，作者采用了相同濃度的Cyt c進(jìn)行活性測試。測試結(jié)果表明，Cyt c@PCN-222的活性顯著高于自由的Cyt c，且該活性提高適用于多種過氧化物酶底物。動力學(xué)結(jié)果表明，活性提高的原因是，限域顯著地提高了Cyt c對雙氧水的親和性，從而使得Cyt c的催化效率提升了數(shù)倍。 超聲波清洗機(jī)在實(shí)驗(yàn)室中被廣泛用于分散膠體、溶解試劑、制造材料等。然而，超聲的使用可能會導(dǎo)致雙氧水的形成。于是，作者構(gòu)建了Cyt c@PCN-222 /Amplex Red的檢測方法，其對雙氧水具有很低的檢測限，即0.13 μM。檢測結(jié)果表明，超聲波清洗機(jī)的使用是會引起雙氧水的形成。并且，超聲探頭的使用也會導(dǎo)致雙氧水的形成，這為合理使用超聲儀器提供了參考與指導(dǎo)。 納米限域策略為設(shè)計(jì)與制備高活性納米酶提供了一個新的視角，可以進(jìn)一步使得納米酶在分子傳感領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。 論文信息 Nanoconfinement-Guided Construction of Nanozymes for Determining H2O2 Produced by Sonication Tong Li, Yuting Wang, Wanling Liu, Houguo Fei, Prof.?Dr. Cunlan Guo, Prof.?Dr. Hui Wei Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202212438
