铁蛋白是一种由24个亚基自组装形成的外径10-12nm的球形蛋白，内腔直径8nm左右，储存着铁的水合氧化物的天然纳米颗粒。在纳米合成领域，天然的铁蛋白和重组铁蛋白已经被使用作为模板来合成各种纳米颗粒，如磁性Fe3O4纳米颗粒、Au簇、Pt纳米颗粒，等等。制备一般利用的是通过还原溶解方法去除天然的铁蛋白内的氧化铁核，或直接利用空的重组铁蛋白壳而获得不含铁核的蛋白质空腔。合成方法主要有两类：第一类是将一种反应物通过扩散填充入铁蛋白壳内，去除游离的反应物后，再加入另外一种反应物进行反应，从而在蛋白壳内形成纳米颗粒；多次重复上述步骤以增大蛋白壳内颗粒的尺寸，以满足需要；最后进行纯化除去游离的剩余反应物。第二类是将铁蛋白壳在低pH下（如pH=2）解聚，使24个亚基分散，并与反应物混合，通过调节pH到7.5以上再使24个亚基重新组装成铁蛋白，同时将反应物包含到蛋白壳内，然后按照前一种方法与另外一种反应物反应。
我们发展了一种新的基于天然铁蛋白模板的合成方法，无需去除内部氧化铁核，通过在酸性条件下亚铁氰化钾通过蛋白亚基之间的孔道在铁蛋白内氧化铁颗粒上的沉积，实现单分散的普鲁士蓝修饰的铁蛋白纳米结构制备。初步的研究结果表明，这种普鲁士蓝修饰的铁蛋白纳米颗粒中的普鲁士蓝具有很强的类过氧化物酶活性，而蛋白质的结构和功能都被保留了下来，从而巧妙地将普鲁士蓝的类过氧化物酶活性和铁蛋白本身的生物学性质结合了起来。
合成是在pH 3.0，温度4℃条件下完成的，反应时间为12h，反应完成后，通过透析的方式来纯化所得到的纳米粒子（Prussian blue modified ferritin nanoparticles, PB-Ft NPs）。对普鲁士蓝修饰的铁蛋白纳米颗粒的类过氧化物酶活性的研究发现，它的酶活性符合米氏动力学方程关系，并且对于温度、pH、纳米颗粒的浓度具有依赖性，利用这种类酶特性，成功的实现了低浓度的葡萄糖检测。磷钨酸负染的TEM图片显示铁蛋白的球形结构完好如初，HRTEM图片显示蛋白质的铁核依然存在，但是表面的晶格变得模糊。ELISA实验验证了铁蛋白的特异性依然存在，这使得PB-Ft NPs拥有很大的生物应用潜力。
Wei Zhang, Yu Zhang*, Yanhua Chen, Suyi Li, Ning Gu*, Sunling Hu, Ying Sun, Xue Chen and Quan Li.Prussian Blue Modified Ferritin as Peroxidase Mimetics and Its Applications in Biological Detection. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2012, Volume 12, No. XX doi:10.1166/jnn.2012.6871
研究进展