信息来源：发布日期: 2019-12-26浏览次数:

Fe3O4纳米酶催化活性的适配体调节及其应用于ATP比色检测

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 X-MOL发布于 2019-12-26

三磷酸腺苷（ATP）作为生物系统中一种多功能核苷酸和重要的信号分子，被称为细胞内能量传递的“分子货币单元”，是组织和细胞进行代谢等生命活动所需能量的直接来源。特别是人体内ATP水平与帕金森综合征、阿尔茨海默病等重大疾病密切相关。如何实现复杂生物介质（如血液）中ATP的特异、灵敏的检测分析，一直是极富吸引力和挑战性的研究课题。

近期，曲阜师范大学王桦教授（点击查看介绍）团队通过结合Fe₃O₄纳米酶催化和适配体（Apts）识别功能，开发了一种简单、快速、灵敏、高选择性的比色分析策略，应用于血液中ATP水平的检测分析，主要传感机制和过程如图1所示。将具有磷酸骨架的ATP核酸适配体（Apts）修饰于Fe₃O₄ 纳米颗粒（NPs）表面，用于调节Fe₃O₄类过氧化物酶催化活性并特异性识别ATP。研究发现，经修饰Apts后，Fe₃O₄ NPs获得了显著增强的类过氧化物酶催化活性；在ATP存在下，由于Apts与ATP特异性结合，导致修饰的Apts从Fe₃O₄ NPs表面脱离，引起Fe₃O₄纳米酶的催化活性规律性降低，借此实现血液中ATP的高灵敏、高选择性的定量检测。

图1. 基于Fe₃O₄ 纳米酶催化和Apts识别功能的ATP比色检测机制示意图。

 实验中，作者采用紫外可见光谱仪对Fe₃O₄ NPs和Fe₃O₄@Apt结合ATP前后的光吸收特性进行了比较分析，发现修饰Apts的Fe₃O₄ NPs在260 nm处出现核酸的特征吸收峰，ATP的加入导致该吸收峰值迅速降低（图2A）。特别是，修饰Apts后的Fe₃O₄ NPs，可显著提高其类过氧化物酶催化活性，当表面Apts与ATP结合后，催化活性呈现规律性降低，从而验证了具有磷酸骨架的Apts可调节Fe₃O₄纳米酶活性，经借助Apts-ATP特异性结合事件，可实现对ATP的高特异性比色分析。在优化的实验条件下，基于Fe₃O₄催化功能的比色法可在0.50 - 100 μM线性浓度范围内实现对ATP的灵敏检测，检出限为0.090 μM。

图2. Fe₃O₄ NPs和Fe₃O₄@Apt结合ATP前后(A)紫外可见吸收光谱以及(B)催化TMB-H₂O₂显色反应的性能比较。

这种利用含磷酸骨架Apts探针调节Fe₃O₄纳米酶催化活性的检测策略，可望扩展应用于其它类型的纳米酶（如过氧化物酶和氧化酶），为开设计各类基于纳米酶催化功能和生物特异性识别元件（如Apts和抗体）生物分析方法，提供了一种通用性的新思路。

这一成果发表在近期Analytical Chemistry 上，第一作者为曲阜师范大学李帅博士和硕士研究生赵晓廷；通讯作者为王桦教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Shuai Li, Xiaoting Zhao, Xiaoxue Yu, Yuqi Wan, Mengyuan Yin, Wenwen Zhang, Bingqiang Cao, Hua Wang*. Fe₃O₄ Nanozymes with Aptamer-Tuned Catalysis for Selective Colorimetric Analysis of ATP in Blood. Anal. Chem., 2019, 91, 14737-14742, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04116