HORIBA前沿用戶動態|Nano Lett.：FluoroLog-3光譜儀助力打破納米酶的pH限制

    在納米酶出現之前，納米材料一般被當作一種生物惰性物質，但隨著納米研究的快速發展，科學家們發現一些納米材料具有模擬生物酶催化活性的能力，這種材料稱之為納米酶。

    納米酶的應用前景及技術難點

    與天然酶或模擬酶相比，納米酶不僅具備催化功能，它還是一種性能獨特的多功能納米材料，比表面積大且更易化學修飾，具備催化效率高、穩定，能夠實現規?；刂苽涞葍烖c，在醫學生物、化工、食品等領域的應用前景非常廣泛。

    然而，如何保證納米酶在生理pH值下的活性是目前一個技術難點。雖然光敏氧化（不飽和雙鍵與單線態氧直接發生的氧化反應）由于綠色、高效而備受關注，但以單線態氧（¹O2）為主要氧化物種的催化體系依然面臨相同的問題，主要是因為¹O2壽命短（小于4μs），遷移距離受限，導致中性條件下TMB等底物難以被氧化。

    近期，四川大學吳鵬教授團隊和滑鐵盧大學劉玨文教授團隊合作，發現Mn(II)作為光氧化的催化媒介，可以克服納米酶的pH限制，為利用納米酶體系研究生物分子在生理條件下的性質提供新思路。

    如何提高納米酶在中性PH下的活性

    在實驗中，研究團隊發現Mn(II)可以提高碳點(CDs)納米酶在中性pH下的光敏氧化作用。

    該工作以碳點為對象，引入Mn(II)作為氧化中間體以增強其中性pH下的光催化性能。與其它常見金屬離子相比，Mn(II)增強C-dots光催化能力具有極好的特異性。與其它納米酶相比，CDs/Mn²⁺在酸性和中性條件下均可保持很高的活性。該氧化中間體同樣適用于中性條件增強氧化其它底物，如ABTS，dopamine和Amplex red等。

    實驗過程及研究成果

    研究人員利用FluorLog-3熒光光譜儀對單線態氧的近紅外磷光發射進行表征后發現：光照時，CDs產生的¹O2可被Mn²⁺有效猝滅，且配體（EDTA）的加入也能夠進一步猝滅¹O2，同時，Mn²⁺對CDs熒光的影響并不大。

    進一步的光譜表征證明：在該過程中，Mn²⁺被氧化為具有強氧化活性的Mn³⁺，且配體（EDTA）可長時間穩定Mn³⁺。Mn³⁺能夠在中性pH下氧化納米酶的底物TMB，因而成功將碳點納米酶工作的pH范圍拓展至中性。

四川大學吳鵬教授團隊和滑鐵盧大學劉玨文教授團隊合作的這項研究，其研究結果表明了：在中性pH條件下能夠開發更多的納米酶，并將之用于生物分析和生物醫學應用。