黄青课题组制备石墨烯基纳米酶可用于检测血清中的L-半胱氨酸

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近期，中科院合肥研究院智能所黄青研究员课题组在石墨烯基纳米酶的制备及应用方面取得重要进展。该课题组成功制备石墨烯基纳米酶，制备方法简便而绿色，并验证其可用于检测血清中的L-半胱氨酸。相关研究成果已被国际期刊Analytical and Bioanalytical Chemistry接收发表。

　　图1. 石墨烯基纳米酶的制备及其检测L-半胱氨酸示意图

　　图2. a-b: L-半胱氨酸的测定；c-d:半胱氨酸的特异性检测  

　　纳米酶是用人工纳米材料代替天然酶，即所谓的具有天然酶模拟活性的纳米材料。与天然酶相比，纳米酶具有制造成本低、易于批量生产、对恶劣环境的耐受性高、环境稳定性强等优点。由于这些突出的优势，纳米酶已被广泛用于免疫分析、癌症诊断和治疗、生物传感器等许多领域。另一方面，由于石墨烯基材料的非凡性能，石墨烯基纳米材料已被广泛应用，包括制备具有优良过氧化物酶特性的纳米酶。通常，石墨烯基材料可以使用各种还原剂来获得，其中许多还原剂是危险有毒的化学物质，且获得的石墨烯基材料容易发生聚集而限制了其实际应用。因此，寻找其他合成方法来生产高质量的石墨烯基材料，包括使用绿色天然产物，这成为一种新的趋势。
　　黄青研究员课题组在前期研究的基础上，以灵芝提取物多糖作为还原剂和稳定剂，在温和水热条件下制备得到了灵芝多糖还原修饰的石墨烯基材料。灵芝多糖中含有的多糖种类比较丰富，具有许多优异的生化性质。他们研究了该石墨烯基纳米酶的稳态动力学和催化过程，并基于该材料构建了一种L-半胱氨酸的比色传感器，确实显示了很好的催化活性。
　　通过一系列表征技术，课题组证明灵芝多糖能充分还原氧化石墨烯，并且灵芝多糖的存在可使石墨烯基材料在水中的稳定性和分散性更好。基于该石墨烯基材料优异的过氧化物模拟酶活性，研究人员建立了一种用于检测L-半胱氨酸的简便快速的比色分析方法，并在血清中进行了实用的检测分析，对检测半胱氨酸的特异性和相关机理进行了研究讨论，表明了其潜在的应用前景。
　　该研究工作得到国家自然科学基金的资助。
　　文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-021-03352-1。


       文章来源：合肥研究院
      黄青，中国科学院合肥物质科学研究院研究员，中科院重点实验室副主任，技术生物所辐射技术与生物物理研究室主任，博士生导师。 1992年本科毕业于中国科学技术大学 2000年在德国哥廷根大学物理系获理学博士学位 2000-2008年在美国（Puerto Rico大学和Drexel大学化学系）从事生物光谱研究工作 2008年7月加入中科院合肥物质科学研究院 2011年11月起担任中国科学技术大学教授 已在JACS, Adv. Funct. Mater., ES&T, Anal. Chem., Sci. Rep., Chem. Commun., Biophys. J., J. Phys. Chem. B、J. Harzard. Mater., Phys. Chem. Chem. Phys., ACS Appl. Mater & Interfaces, Nanotoxicology, Appl. Spectrosc., Plasma Process. Polym.等杂志上发表论文一百余篇, 目前承担的研究课题包括国家自然科学基金面上项目, 科技部国家重大科学研究计划, 知识创新工程重要方向项目和中科院战略先导项目等。