自阎锡蕴院士提出纳米酶的概念以来，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。
Lin Fan, Doudou Lou, Haoan Wu, Xizhi Zhang, Yefei Zhu, Ning Gu, Yu Zhang*. A Novel AuNP‐Based Glucose Oxidase Mimic with Enhanced Activity and Selectivity Constructed by Molecular Imprinting and O2‐Containing Nanoemulsion Embedding.Advanced Material Interfaces. September 2018,
https://doi.org/10.1002/admi.201801070
图1. 类酶活性增强的选择性模拟酶构建方法。
图2. 类酶活性增强的选择性模拟酶构建过程扫描电子显微镜照片。(a)裸聚苯乙烯微球， (b) 金纳米颗粒包覆的聚苯乙烯微球， (c)连接氨基苯硼酸后， (d) 同时连接氨基苯硼酸和全氟溴辛烷微乳滴后， (e) 未包埋和 (f) 包埋了携氧全氟溴辛烷微乳滴的类酶活性增强的选择性模拟酶。
研究进展