纳米酶的中文期刊

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Adv. Mater. - 石墨烯类过氧化物酶活性的发现

作为一种新型碳基材料，石墨烯（Graphene）自发现以来便引起了各路学者的关注。由于其独特的光、电、力学等特性，石墨烯在各个领域具有广泛的应用前景，被认为是解决未来诸多革命性技术问题的关键。十余年过去了，关于“明星材料”石墨烯二维材料的研究依然热度不减。

2010年， Advanced Materials 上发表的一篇文章 Graphene Oxide: Intrinsic Peroxidase Catalytic Activity and Its Application to Glucose Detection ，开启了石墨烯在生物医学领域应用的新篇章。该文报道了中 国科学院长春应用化学研究所曲晓刚 研究员和宋玉君及合作者的一项新发现： 羧基化的氧化石墨烯（GO-COOH）具有类辣根过氧化物酶(HRP)活性 。由于这种酶活性能在H2O2存在下引发四甲基联苯胺（TMB）发生显色反应，因此该团队建立了一种用于H 2O2检测的比色法 ，并进一步结合葡萄糖氧化酶实现对葡萄糖的检测（图1）。

图1. 基于GO-COOH和葡萄糖氧化酶串联反应的葡萄糖比色检测示意图

作者对石墨烯的模拟酶活性进行了一系列研究，证实了GO-COOH的类辣根过氧化物酶活性与其样品内少量的金属残留无关，但对环境中的温度和pH表现出高度的依赖性。实验表明，GO-COOH的酶活性在35oC、pH4.0的条件下达到最高（图2）。此外，在对GO-COOH进行酶动力学及催化活性的研究中发现，这种催化反应与天然酶的相同，符合乒乓反应机理。然而与HRP和Fe3O4纳米粒子相比，GO-COOH具有较高的比表面积，且由于π-π和疏水作用，石墨烯对有机底物TMB表现出了更强的亲和力。

图2. GO-COOH酶活性表现出pH和温度依赖性

在此基础上，该团队结合葡萄糖氧化酶，开发了一种用于葡萄糖检测的比色方法。经实验验证，该方法可在缓冲液，稀释血液和果汁样品中实现对葡萄糖特异性的检测（图3）。这种检测方法不仅简便、廉价，且灵敏度高，检测限可达到 1 μM，这极大地促进了石墨烯在医学诊断和生物技术上的应用。

图3. 实际样品中葡萄糖的信号及其特异性

石墨烯作为纳米酶一员的横空出世，不仅为医疗诊断研究开辟了一个新方向，还促进了此后大量二维材料模拟酶的发现，丰富了模拟酶的研究。与天然酶相比，石墨烯不仅成本低，易获得，而且具有良好的生物稳定性，不易变性，这些优点为石墨烯在环境监测与医学诊断上的应用打下了坚实的基础。

自从纳米酶问世以来，越来越多的纳米材料“加入”到这一行列中来，逐渐形成了 以纳米酶为核心 的新型交叉领域。由于尺寸效应，纳米材料展现出许多奇特的性质，吸引着广大学者对其理论和应用的 探索 ，而这些理论和应用的突破，或将反过来进一步推动纳米模拟酶这一交叉学科的应用。如今，纳米酶研究方兴未艾，未来可期。

原文链接：

DOI：10.1002/adma.200903783

文|潘永春

审改|姜晓倩

编辑|徐庚辰

本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号，2020年4月5日

西华大学食品营养与安全团队在FOODS发表封面文章

　　近日，西华大学食品与生物工程学院食品营养与安全团队在国际著名期刊《Foods》（IF=4.35）上发表了题为“Regulation Mechanism of ssDNA Aptamer in Nanozymes and Application of Nanozyme-Based Aptasensors in Food Safety”的综述期刊（Front Cover文章）。文章通讯作者为西华大学陈祥贵教授和马里兰大学王芹教授，第一作者为王力均副教授。

　　食品安全问题是一个世界性的问题。病原菌、毒素、杀虫剂、兽药、重金属和非法添加剂等频繁被报道污染各种各样食品，对人类 健康 构成了严重威胁。传统的检测方法难以满足现代 社会 的发展要求。为了实现对大量食品样本进行现场和快速筛选目的，亟需建立新的快速检测方法。结合纳米酶和核酸适配体的优越性能，以它们为元件构建的纳米酶-适体传感方法在灵敏度、特异性、重复性和准确性方面得到显著提高，被认为是极具应用前景的一类快速检测方法。

　　近年来，我们目睹了一系列基于纳米酶-适配体的食品污染物分析检测策略，特别是基于ssDNA调控纳米酶活性的新型检测方法。因此，本文对纳米酶-适体传感器在食品安全的应用做全面综述。首先，系统地探讨了不同因素对ssDNA调控纳米酶活性的影响，以期实现精确调控各种检测方法中纳米酶活性。在此基础上，依据纳米酶和适配体的互作模式，将纳米酶-适体传感方法分为四种模式进行了讨论（基于ssDNA提高纳米酶活性的检测模式；基于ssDNA抑制纳米酶活性的检测模式；纳米酶作为信号标记的检测模式和其他模式）。最后，文章对纳米酶-适体传感方法当前面临的挑战和前景进行了探讨。

　　ssDNA既可以抑制纳米酶活性，也可以增加纳米酶活性。提高或抑制纳米酶活性主要取决于引入的ssDNA是增加或抑制纳米酶与底物的亲和力，与内在因素（ssDNA结构、碱基种类、浓度和长度，纳米酶形状和种类）、外在因素（底物种类、pH、温度、离子强度和种类等）有关系。虽然已有大量文献报道ssDNA对纳米酶活性的调控，但是这些文献存在相互矛盾的地方，ssDNA调控纳米酶活性的机理还有待进一步研究。

　　和其他检测模式相比，基于适配体调控纳米酶活性的检测模式具有简单、方便和普适性等优点，受到科学家们的亲睐。但由于食品基质的复杂性，需要繁琐的样品前处理步骤才能避免食品基质对纳米酶-适体传感方法的干扰。因此，亟需研发不需要繁琐样品前处理的纳米酶-适体传感方法。

　　陈祥贵，西华大学食品与生物工程学院教授，硕士生导师。主要研究领域为食品营养保健与安全、食品生物技术、农产品精深加工。先后主持国家级项目3项、省级项目7项、企业委托项目20余项，发表论文100余篇，其中SCI论文30余篇，获省级 科技 成果奖4项、省级教学成果奖2项。先后获国务院特殊津贴专家、四川省有突出贡献的优秀专家、四川省教书育人名师、四川省劳动模范等荣誉；兼任四川省委省政府决策咨询委员会委员，四川省营养学会副理事长，四川省食品安全学会副理事长，四川省食品安全专家委员会决策咨询分委副主任，四川省食品质量与安全“2011”协同创新中心常务副主任。

　　王芹，现任美国马里兰大学营养与食品科学系教授，主要研究领域为食品生物高分子以及食品安全，涵盖了食品科学、材料科学与工程，纳米技术以及生物物理学等交叉学科；主要研究内容为通过对食品中天然高分子的微米和纳米级结构特性进行表征及评价，进一步开发和拓展食品蛋白质和多糖的创新应用，包括对抗菌剂进行可食性涂膜、对生物活性物质的包埋及缓释、有序排列的纳米复合物的食品包装材料等。先后在ACS Applied Materials & Interfaces, Food Chemistry, Food Hydrocolloids, Biomacromolecules, Journal of Agricultural and Food Chemistry等国际一流食品期刊发表SCI论文130多篇，多次在重要国际学术会议上做学术报告，担任十余家著名学术期刊的审稿人。在2019和2021年被评为高被引专家。

　　王力均，博士、西华大学食品与生物工程学院副教授、硕士生导师。2017年1月毕业于南昌大学食品科学与工程专业。2014年11月-2016年11月，前往美国阿肯色大学进行联合博士培养。主要研究方向为食品中有毒有害物质的快速检测（基于分子生物学的检测方法和基于纳米材料的检测方法）。在Food chemistry， Food control， LWT-Food Science and Technology，Sensors and Actuators B: Chemical等国外期刊发表学术论文20余篇，授权发明专利7项。主持和参与多项国家级和省部级项目。获得省级教学成果奖1项。（通讯员：西华大学林洪斌）

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