【纳米】王燚团队报道聚集/分散状态调控纳米酶活性

酶是一类重要的生物催化剂，能在生物体内高效和特异性地催化特定的化学反应。天然酶主要由蛋白质或RNA构成，由于其具有催化效率高、底物选择特异性以及催化反应类别广等优点，已广泛应用于疾病诊断、临床治疗、食品工程、环境保护等领域。但是天然酶的生产成本高、在极端条件下（如强酸、强碱、高温等）极易失活，故使用条件苛刻，难以用于大规模生产。因此，寻找催化活性强且稳定的天然酶替代物具有十分重要的意义。

自2007年氧化铁纳米颗粒首次发现具有类似过氧化物酶的活性以来，具有类酶催化性质的纳米材料（简称纳米酶）引起科学家们的广泛兴趣。已有研究表明，纳米酶的催化活性可以通过改变纳米材料的尺寸、形状、组分和表面修饰来调节。重庆师范大学化学学院的王燚副教授团队近年来在各向异性纳米材料的形貌调控及其分析传感应用领域开展了深入系统的研究工作（代表性工作：J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 1941; ACS Nano, 2013, 7, 4586; Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 131; Nano Lett., 2015, 15, 1445; Nanoscale, 2015, 7, 15209; Biosens. Bioelectron., 2018, 122, 183）。近日，王燚课题组在研究中发现，纳米材料的模拟酶催化活性不仅与其自身的物性参数有关，还与其在介质中存在的状态密切相关。

图1. 二硫化钼量子点纳米模拟酶活性调控的示意图

该研究首先通过水热合成法制备了平均粒径约为3 nm的二硫化钼量子点（MoS2 QDs），其对过氧化物酶底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）的催化氧化能力较弱。有趣的是，当在体系中加入一定浓度的Fe3+后，MoS2 QDs的模拟酶催化活性得到显著增强，而加入其它常见金属离子却没有增强作用。经过进一步深入的研究发现，Fe3+诱导MoS2 QDs发生一定程度的团聚是增强其纳米酶活性的根本原因。而当在体系中引入适当浓度的焦磷酸盐（PPi）与之共存时，由于PPi对Fe3+的竞争性结合，导致MoS2 QDs的聚集程度减小甚至保持分散状态，从而又可以使其纳米酶活性降低。通过改变加入Fe3+和PPi的浓度，他们不仅实现了MoS2 QDs纳米酶活性的有效调控，还基于该原理成功构建了一种检测PPi的比色分析新方法。选择性实验表明，水环境中常见的阴离子在较大的浓度范围内均不影响该方法对PPi的检测。

图2. 改变Fe3+或PPi浓度对二硫化钼量子点纳米酶活性进行调控的实验结果

该研究工作不仅提出了一种有效调控纳米模拟酶催化活性的新途径，也为基于纳米材料模拟酶催化活性分析方法学的构建提供了新的思路，有望应用于疾病诊断、环境监测、药物分析等领域。这一成果近期发表在Chemical Communications上，文章的第一作者是重庆师范大学的硕士研究生夏万强和重庆医科大学的副教授张普。该研究工作受到国家自然科学基金面上项目以及重庆市科委、教委科技项目的资助，王燚副教授还得到重庆市高层次人才“特支计划”的资助。

该论文作者为：Wanqiang Xia, Pu Zhang, Wensheng Fu, Lianzhe Hu, Yi Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Aggregation/dispersion-mediated peroxidase-like activity of MoS2 quantum dots for colorimetric pyrophosphate detection

Chem. Commun., 2019, DOI: 10.1039/c8cc09799b

导师介绍

王燚

https://www.x-mol.com/university/faculty/60193