文献综述
作为生物催化剂,天然酶具有诸多优点,如催化效率高、专一性强和反应条件温和等。因此,在医疗、化工、食品工业等,酶都起着至关重要的作用。天然酶主要分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类以及合成酶类等六种。然而,大多数天然酶都是蛋白质,容易变性,且又都存在提取困难、价格高昂、稳定性差、运输困难等特点。因此,一类既具有天然酶优良的催化活性,又克服了上述种种缺陷的材料,即模拟酶,得到了广泛关注。
1 纳米材料模拟酶
模拟酶大致可分为传统模拟酶和纳米材料模拟酶两大类[1]。传统模拟酶包括已经开发的基于有机物质(如有机分子,分子印迹聚合物和DNA有机分子酶加成物)的各种酶模拟物,具有不同的功能,如核酸酶,细胞色素P450 , 和过氧化物酶。 其中大多数研究重点是过氧化物酶模拟物,包括细胞色素C,血红素,卟啉,金属酞菁化合物和环糊精。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,如果按维数,纳米材料的基本单元可以分为三类:零维(原子团簇)、一维(纳米丝)、二维(纳米膜)。由于纳米材料具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等四个基本特性,所以在医疗、化工、军事等多种领域都有广泛的应用。
2007年,Gao等[2]发现报道磁铁矿纳米颗粒(Fe3O4)实际上具有类似于在天然过氧化物酶中发现的内在模拟酶活性,并且基于这一发现,开发了一种新型免疫测定法。这一发现打破了对纳米材料的生物惰性的认识。自此,大量文献报道涌现出来,证实纳米粒子具有类天然酶活性。
2 金属纳米材料模拟酶
Sharmila等[3]合成了2.8纵横比的金纳米棒,证明其具有比HRP和 ve金纳米粒子高2.5倍的过氧化氢酶活性。发现金纳米棒是稳定的酶模拟物,其在宽的pH和温度范围内显示稳定性。首次提出了GNRs的内在催化潜力,并随后将其用于开发马拉硫磷测定。
Camila[4]等合成了具有过氧化物酶样催化活性的负载型Pt纳米粒子,并通过催化氧化过氧化氢酶的显色底物TMB检测其活性,该特性可被用于比色检测H 2 O 2。
Rastogi等[5]发现钯纳米粒子可以通过H 2 O 2催化TMB的氧化,产生蓝色氧化产物,其使用UV-vis分光光度计(UV-vis)在lambda; 最大值为652nm 处进行定量。已知通过葡萄糖氧化酶(GOx)酶的葡萄糖氧化导致葡萄糖酸的形成,产生H 2 O 2作为副产物。因此,在该反应中释放的H 2 O 2使用钯纳米粒子作为过氧化物模拟物和TMB作为色原来定量。因此,利用上述两种反应的组合来建立葡萄糖浓度。此外钯-金纳米棒[6]、Cu-Ag双金属纳米颗粒[7]等金属纳米粒子具有类似的过氧化氢酶活性。
