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纳米酶研究新进展

日期: 2018-09-21
浏览次数: 55

纳米酶结合分子印迹技术首次实现具有选择性的葡萄糖氧化酶模拟酶,

为葡萄糖检测提供新工具


自阎锡蕴院士提出模拟酶的概念以来,纳米材料的类酶特性得到了广泛关注。其中纳米金以多种酶活性等独特的优势表现出巨大的应用潜力,特别是在葡萄糖酶解中,其既是一种良好的类葡萄糖氧化酶,又是一种优越的电子传递介质。本文制备了5-60nm的金纳米颗粒,并探究了其尺寸依赖的类葡萄糖氧化酶活性,确认了其催化葡萄糖氧化的过程。

和天然酶相比,金属模拟酶具有价格低、产量高、稳定性好等优点,但由于大多没有特异性结合位点,缺乏选择性以及有限的催化活性始终是模拟酶的通病。本文基于对纳米金类葡萄氧化酶活性的研究,提出了一种酶活性增强的选择性模拟酶的构建方法。选用具有类葡萄糖氧化酶活性的小尺寸金纳米颗粒作为催化中心,负载于惰性聚苯乙烯微球表面。以能够与葡萄糖上的邻位羟基可逆结合的氨基苯硼酸同时作为铆钉分子和聚合单体,特异性识别并捕获葡萄糖分子,并在交联剂存在的条件下诱导其聚集,洗脱掉模板分子后获得带有葡萄糖结合袋的分子印迹壳层。此外,我们还在壳层内包埋了具有高氧溶解性的全氟溴辛烷微液滴作为氧供给池,使得催化活性得到进一步提升,催化效率最高可提升至约270倍。该类酶活性增强的选择性模拟酶被尝试用于常见市售饮料与血糖中葡萄糖的检测,获得了与天然酶相近的较为理想的检测结果。

近日,该工作以“A Novel AuNPs-based Glucose Oxidase Mimic with Enhanced Activity and Selectivity Constructed by Molecular Imprinting and O2 -Containing Nanoemulsion Embedding”为题在线发表在Advanced Materials Interfaces,东南大学生物科学与医学工程学院范霖博士生是该文的第一作者,张宇和顾宁教授是共同通讯作者。


纳米酶研究新进展

图1.不同尺寸的金纳米颗粒的TEM照片(a)、光学照片(b)、吸收光谱(c);(d)金纳米颗粒做为葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化的浓度和尺寸依赖性,类酶活性随纳米颗粒尺寸减小而增加;(e)随着葡萄糖浓度增加,金纳米颗粒催化其产生的葡萄糖酸浓度亦增加;(f)随着时间增加,金纳米颗粒催化葡萄糖消耗氧气,导致溶解氧浓度降低

纳米酶研究新进展

图2. 基于金纳米颗粒和分子印迹技术构建选择性葡萄糖氧化酶模拟酶(PS:聚苯乙烯微球,BSA:牛血清白蛋白,APBA:氨基苯硼酸,PFOB:全氟溴辛烷,Glu:葡萄糖)


纳米酶研究新进展

图3. 纳米结构葡萄糖氧化酶模拟酶催化葡萄糖氧化活性随表面分子印迹膜形成(113.40倍)以及PFOB供氧纳米乳(271.22)的引入而增强(酶动力学参数v:反应速度,Km:米氏常数,kcat:催化反应速率常数,kcat/Km催化效率);h和i表示酶催化具有很好的葡萄糖选择性和可重复使用性

原文链接

https://doi.org/10.1002/admi.201801070


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