研究者们常常通过在纳米颗粒模拟酶上偶联功能基团来获得更高的类酶活性。在前期工作的基础上，我们通过自组装技术构建了氧化石墨烯（GO）与血红素的复合结构模拟酶体系。在该体系中，血红素分散地吸附到GO上且扮演了酶活性中心的角色，而GO则发挥电子转移作用，所得的复合体系具有较高的类过氧化物酶活性。具体地，将纳米尺寸的血红素固定到PEG化GO（PEG-GO）上，由于GO薄层之间具有π-π超分子堆积相互作用，二者可以自动组装到一起，这种自组装方法得到的复合物（GO-Hemin）的类过氧化物酶活性比单独的PEG-GO或者血红素高。在细胞实验中，基于其类过氧化物酶活性，我们发现GO-Hemin能够催化H2O2氧化人类低密度脂蛋白（LDL），形成氧化态低密度脂蛋白（ox-LDL），从而造成PIECs（猪髋内皮细胞）损伤。
类似地， PEG-GO和血红素蛋白质，如血红蛋白、细胞色素C等结合形成的复合物均具有很强的类过氧化物酶活性，基于此现象，我们推测，在生物体内，GO很可能通过与血红素蛋白质结合，增强机体内部的生物氧化过程，从而损伤机体。高浓度葡萄糖培养可引起HUVECs（人脐静脉内皮细胞）氧化应激损伤，细胞内H2O2浓度提高，细胞色素c（血红素蛋白）从线粒体释放进入细胞质甚至细胞外。因此，在高浓度葡萄糖培养HUVECs时，添加PEG-GO与这些泄露的细胞色素C结合，与H2O2发生作用，产生毒性较高的·OH和细胞色素C自由基，从而损伤细胞。总之，尽管相比于GO，PEG-GO的安全性有了极大提高，但是PEG-GO在动脉粥样硬化和糖尿病等疾病状况下的安全性仍是一个值得探索的问题。
该成果发表于Colloids and Surfaces B: Biointerfaces
Wei Zhang, Ying Sun, Zhichao Lou, Lina Song, Yang Wu, Ning Gu* and Yu Zhang*. In Vitro Cytotoxicity Evaluation of Graphene Oxide from the Peroxidase-like Activity Perspective.
DOI: http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.colsurfb.2016.12.025
研究进展