引言
大家好，今天与大家分享两篇文章，涉及内容是纳米氧化铜的抗坏血酸氧化酶模拟酶活性，文章分别为年发表在ChemBioChem上的封面论文“Ascorbateoxidasemimeticactivityofcopper(II)oxidenanoparticles”与后续发表在SensorsandActuatorsB:Chemical上的论文“One-potcascadecatalysisatneutralpHdrivenbyCuOtandemnanozymeforascorbicacidandalkalinephosphatasedetection”，上述工作由福建医科大学药学院的陈伟教授课题组报道。
背景介绍
抗坏血酸氧化酶是一种含铜的酶，能够在有氧环境下催化抗坏血酸氧化生成脱氢抗坏血酸，并能与其它氧化还原反应相偶联起到末端氧化酶的作用，在生命体的物质代谢中扮演着重要的角色。然而，与众多天然酶相似，抗坏血酸氧化酶容易受到诸多因素的影响而失去生理活性，在实际应用中对其进行的相关实验操作条件较为苛刻，使其应用受到了极大的限制。自从具有过氧化物模拟酶活性的纳米酶被报道以来，越来越多的纳米酶被相继开发。纳米酶催化效率高，具备对酸、碱和热的稳定，又有经济、可回收等优点。但对于具有抗坏血酸氧化酶模拟酶活性的纳米材料仍有待充分研究，因此如何创造出具有抗坏血酸氧化酶模拟酶活性的纳米材料、探索其催化机制并应用于实际体系中是非常值得深入研究的课题。
自年陈伟教授课题组首次发现纳米氧化铜的模拟过氧化物酶活性以来，该课题组对纳米氧化铜模拟酶的催化特性以及在生命分析中的应用开展了系统的研究。首先，他们通过筛选比较，证明了商品化的纳米氧化铜（40nm）在过氧化氢存在条件下，对经典过氧化物酶底物具有仿生催化能力。而后，通过可控制备技术获得了在水溶液中高度稳定的纳米氧化铜（6nm），证明了粒径对其模拟过氧化物酶催化性能的影响作用，并分别构建了过氧化氢、葡萄糖、乳糖、胆固醇、尿素、脲酶等生物活性分子的测定方法。近年来，他们还发现纳米氧化铜具有优良的半胱氨酸氧化酶模拟酶活性，可在有氧条件下催化半胱氨酸氧化生成胱氨酸和过氧化氢。随后利用纳米氧化铜的双重模拟酶活性，该课题组成功设计了一种串联催化体系，并实现了对半胱氨酸的测定。相关研究成果相继发表于ChemCatChem（,3,-）、Analyst（,,）、Talanta（,99,-）、Biosens.Bioelectron.（,43,1-5；,61,–；,97,21-25）、Anal.Method（,7,-）、Int.J.Environ.Sci.Technol.（,12,-）、Analyst（,,-）。
图文解析
Ascorbateoxidasemimeticactivityofcopper(II)oxidenanoparticles
图1ChemBioChem封面论文
纳米氧化铜的抗坏血酸氧化酶模拟酶活性
论文“Ascorbateoxidasemimeticactivityofcopper(II)oxidenanoparticles”首次证明氧化铜纳米颗粒（CuONPs）具有优秀的抗坏血酸氧化酶模拟酶活性，在有氧环境下，能够高效催化抗坏血酸（AA）氧化生成脱氢抗坏血酸（DHAA），进而与邻苯二胺（OPDA）特异性反应生成具有蓝色荧光的3-(1,2-二羟基乙基)呋喃[3,4-b]喹啉（DFQ）（图1）。透射电镜图谱（TEM）显示，CuONPs的形态均匀，并且通过高斯分布拟合得到CuONPs的平均粒径约为6.8nm。XRD图谱证实了CuONPs的成功合成（图2）。
图2A)CuONPs的TEM图；B)CuONPs的粒径分布；C)CuONPs的XRD图
为了证实CuONPs的抗坏血酸氧化酶模拟酶活性，作者将AA与CuONPs在O2存在的条件下进行反应。实验结果表明，与AA和AA/N2/CuONPs的紫外图谱相比，AA/O2/CuONPs组在nm处吸光值有明显下降，从而证实了AA的消耗。高效液相色谱的数据表明AA/O2/CuONPs在反应中生成了DHAA。此外，在CuONPs存在下，AA能够迅速被O2氧化（~s），表明该反应是一个快速催化过程。实验进一步排除了CuONPs中浸出的Cu2+对AA的作用。上述实验结果证明了CuONPs具有抗坏血酸氧化酶模拟酶活性（图3）。通过酶促反应动力学拟合得出CuONPs作为抗坏血酸氧化酶模拟酶对AA的米氏常数为0.mM，该值与天然抗坏血酸氧化酶（0.mM）相近，并且纳米氧化铜作为抗坏血酸氧化酶的稳定性明显强于天然抗坏血酸氧化酶，进一步证实CuONPs的实用性。
图3A)a：AA，b：AA/O2/CuONPs，c：AA/N2/CuONPs；B)a：AA，b：DHAA，c：AA/O2/CuONPs的色谱图（nm），d：AA，e：DHAA,f：AA/O2/CuONPs的色谱图（nm）；C)在CuONPs催化下AA被O2氧化后光谱随时间变化；D)在CuONPs（黑线）和Cu2+浸出液（红线）的催化下，AA在nm处吸光值随时间的变化
图4A)OPDA/AA/O2/CuONPs体系在不同AA浓度下的荧光发射光谱；B)AA检测的线性图谱；C)该体系的选择性：1、半胱氨酸，2、同型半胱氨酸，3、谷胱甘肽，4、葡萄糖，5、乳糖，6、麦芽糖，7、果糖，8、柠檬酸，9、尿酸，10、AA（1-9：1.25mM，10：0.mM）
OPDA本身是没有荧光的物质，但OPDA可以和DHAA发生特异性反应生成具有蓝色荧光的DFQ（激发波长为nm，发射波长为nm）。因此，利用CuONPs的抗坏血酸氧化酶模拟酶活性结合OPDA与DHAA的反应过程可以构建一种新型的AA荧光分析方法。基于上述理论，本文检测了OPDA/AA/O2/CuONPs体系在不同AA浓度下的荧光发射光谱，表明了在一定浓度范围内，AA浓度与反应体系荧光强度正相关。该检测方法的线性范围为1.25×10-6~1.×10-4M，最低检出限为3.2×10-8M。相较于其它测定方法，该方法具有更宽的线性范围和更高的灵敏度。此外，该方法还具有良好的特异性，只有在AA存在的情况下才能产生高强度的荧光信号，在其它更高浓度的干扰物质存在条件下没有观察到明显的荧光信号（图4）。
这一研究成果作为封面论文发表在ChemBioChem上，福建医科大学的博士研究生何少医院的胡爱玲为论文共同第一作者，通讯作者为邓豪华副教授、医院的洪国粦主任和陈伟教授，相关工作得到国家自然科学基金委的支持，并被ChemBioChem和EurJIC联合出品的“InorganicEnzymeMimics”专辑收录。
