北理工團隊在熱激活納米酶構(gòu)建及生物檢測取得重要研究進展
發(fā)布日期：2023-04-27 供稿：生命學(xué)院 攝影：生命學(xué)院
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近日,，北京理工大學(xué)生命學(xué)院綠色生物制造團隊在基于納米酶構(gòu)建生物小分子檢測系統(tǒng)方面取得重要進展,，相關(guān)成果以“Fabrication of Adjustable Au/Carbon Hybrid Nanozymes with Photothermally Enhanced Peroxidase Activity and Ultra-sensitivity for Glutathione Detection”為題發(fā)表在TOP期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上，北京理工大學(xué)生命學(xué)院博士生陳欣妍為第一作者,，孫劍教授為通訊作者,，北京理工大學(xué)生命學(xué)院為第一通訊單位。
天然酶在實際應(yīng)用中存在許多局限性,，如使用成本高,，穩(wěn)定性低，回收和再利用困難等,。針對上述問題,，綠色生物制造團隊前期分別在固定化酶和納米酶等方面進行了探索，相關(guān)技術(shù)可應(yīng)用于谷胱甘肽、腎上腺素等生物分子檢測及不同酚類物質(zhì)的催化降解,。例如,，1）采用磁性納米材料或聚合離子液體為載體共價固定漆酶，提高酶穩(wěn)定性和催化性能,，應(yīng)用于水中酚類污染物的去除和木質(zhì)素降解（Chinese Journal of Chemical Engineering, 2020, 28, 2152; Molecules, 2023, 28, 2569）,；2）基于離子液體微環(huán)境調(diào)控，制備了一種基于牛血清白蛋白（BSA）和硫酸銅（CuSO4）自組裝的新型小尺寸模擬納米酶,，構(gòu)建了比天然漆酶更加靈敏的腎上腺素檢測系統(tǒng)（Journal of Molecular Liquids, 2022, 368, 120197）,；3）模擬天然漆酶活性位點結(jié)構(gòu)，以N-甲基咪唑為配體,，通過簡便自主裝策略合成了Cu-MIM漆酶納米酶,，構(gòu)建了一種通過智能手機靈敏檢測苯酚濃度的方法（Molecules,2022, 27, 4712）。
在提高納米酶的功能和檢測靈敏性方面,，團隊探索了將金納米材料與碳材料進行有機結(jié)合，以克服納米金顆粒固有的分散性和熱穩(wěn)定性差等缺陷,。采用在空心碳納米球（HCNs）上原位還原氯金酸的方法,，調(diào)節(jié)和優(yōu)化制備工藝，獲得了一系列具有高度分散金納米粒子的芝麻球狀CAu（sCAu）和異形的CAu（dCAu）（圖1）納米酶,。系統(tǒng)地研究了負(fù)載金納米粒子的數(shù)量和形態(tài),，吸收光譜和CAu納米酶的親疏水性對催化活性的影響。由于熱激活特性,，在近紅外激光照射下,，該納米酶可實現(xiàn)光熱促進的過氧化物酶樣活性?；诟咝ь愡^氧化物酶活性的sCAu0.3納米酶,，構(gòu)建了谷胱甘肽比色檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了人體血液樣本中谷胱甘肽的靈敏檢測,。該工作為CAu納米酶的設(shè)計和功能調(diào)控提供了研究思路和方案,，使得納米酶能夠更好的應(yīng)用于生物分子檢測和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
圖1.芝麻球狀（sCAu）和異形（dCAu）納米酶及比色法檢測谷胱甘肽原理示意圖
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c02420
附團隊簡介：
綠色生物制造團隊圍繞國家“雙碳”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求,，注重化學(xué),、生物、化工,、材料等多學(xué)科交叉融合,，開展功能化離子液體基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，具體方向包括功能化離子液體設(shè)計及微環(huán)境作用,，生物基化學(xué)品和材料合成,，光、電、熱,、生物等過程耦合,，以及仿生功能器件構(gòu)建等。團隊現(xiàn)有骨干教師3人,，負(fù)責(zé)人為孫劍教授,，北京理工大學(xué)特立青年學(xué)者，中國纖維素行業(yè)協(xié)會技術(shù)委員會副主任,，中國化工學(xué)會離子液體專委會委員,、精細(xì)化工專委會委員，中國膜工業(yè)協(xié)會醫(yī)藥生物用膜技術(shù)委員會委員,，Green Energy Resour. 編委,，Energy Environ. Mater., Chinese J. Chem. Eng., Green Chem. Eng.等青年編委，長期從事基于離子液體的綠色過程研究,。團隊成員閻繼鵬副教授,，長期從事生物質(zhì)的高效綠色轉(zhuǎn)化，生物基材料及化學(xué)品的開發(fā)與利用,，曾多次榮獲美國勞倫斯伯克利實驗室突出貢獻獎,；團隊成員趙偉東助理教授，長期從事新型生物傳感器的研究,，開發(fā)了多種新型SERS基底,，實現(xiàn)了SERS基底的規(guī)模化和圖案化制備,。
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