金纳米粒子(AuNPs)的多种人工酶活性已被报道,如氧化酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶,AuNPs可以用各种化合物修饰,特别是有S、N和O的化合物,如有机分子、DNA、适体、聚合物和树枝状大分子,与聚嘧啶修饰的AuNPs相比,聚嘌呤修饰的AuNPs的DNA显示出增强的过氧化物酶活性。
北京化工大学大学理学院软物质科学与工程高级创新中心王卓团队认为嘌呤结构将有助于提高AuNPs的酶活性,他们应用五种嘌呤衍生物即2,6-二氨基嘌呤(DAP)、6-巯基嘌呤(MP)、单宁(AD)、嘌呤(PU)、6-肼(HY)来修饰AuNPs,并评估这些纳米酶的过氧化物酶活性。结果发现,DAP-AuNPs显示出最佳的酶活性,2,6-二氨基嘌呤在嘌呤环外有两个氨基,可以更好地稳定AuNPs。此外,他们发现亚铁离子可以显着加速DAP-AuNPs的过氧化物酶样活性,原理图如图1所示。
图1.修饰嘌呤衍生物的AuNPs的类过氧化物酶活性催化原理
使用液相合成法制备2,6-二氨基嘌呤修饰的AuNPs。简而言之,在冰浴中将2,6-二氨基嘌呤(22.5mg,μM)溶于去离子水(50mL)中,然后加入吐温80(μL),HAuCl4(μL,15μM)和NaBH4(0.5mL,2.5mg),溶液颜色变为棕色,混合物快速搅拌45分钟,然后将金纳米颗粒透析24小时并每8小时更新去离子水。X射线光电子能谱(XPS)数据表明配体成功地偶联在AuNPs的表面上,如图2所示。
图2dDAP-AuNPs的X射线光电子能谱图2e游离DAP和DAP-AuNP的FTIR光谱
将具有不同配体的AuNPs加入到含有2mMH2O2,1mMTMB的溶液中的pH3.0的HAc-NaAc缓冲液中,然后在40℃下孵育30分钟。如表1所示,与其他四种配体相比,DAP-AuNPs具有最高比例的Au(I),这表明DAP和AuNPS的最大共价相互作用。
表1.X射线能谱仪分析了金在五种偶联物中的比例
研究了DAP-AuNPs与亚铁离子的相互作用,如图3a所示,测试了各种金属离子对DAP-AuNPs的过氧化物酶样活性的影响,Fe2+浓度为0.4μm,其它阳离子浓度为10μm,Fe2+仍然可以加速催化反应,DAP-AuNPs与亚铁离子的配合物能较好地生成和稳定羟基自由基,并具有较好的协同催化作用。如图3b所示,Fe2+的存在可以增加TMB络合物的吸收,并诱导深蓝色。
图3a各种离子对DAP-AuNPs的酶活影响图3b不同反应体系的光谱图和可见颜色
基于研究基础,开发了一个快速监测尿液中红细胞(RBC)的新方法,如图4所示,两个管放在带盖子的柔性容器中,将尿液样本添加到外侧容器中,弯曲里面的小管,如果尿中有红细胞,那么小管的颜色就会变成蓝色。尿液中血液的存在与肾脏或泌尿生殖器官的创伤性损伤密切相关,所以监测尿液中的隐血是很重要的,与商业试纸相比,所提出的方法显示出更好的灵敏度和更广泛的RBC定量范围,有助于诊断和监测。
图4.检测尿红细胞的示意图
点评:
1.该团队研究了五种嘌呤衍生物封端的AuNP的酶活性,DAP-AuNPs具有最好的过氧化物酶活性。
2.所提出的检测尿液中红细胞的方法无需任何仪器,应用性强。
3.在纳米金表面修饰嘌呤的溶液及加入醋酸-醋酸钠的缓冲液和亚铁离子后没有说明是否经过离心,不能证明强酸和本身具有还原性的亚铁离子是否对催化起作用。
4.应做一个亚铁离子和DAP-AuNPs与亚铁离子的配合物催化TMB-H2O2反应的对比图。
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