ACS AMI. DNA程序调控双金属纳米酶的生长和类酶活性及其生物传感应用

以下文章来源于分析化学方法 ，作者科研小组

全文简介

纳米酶结合了纳米材料和天然酶的优点，作为人工模拟酶的新代表，引起了人们极大的关注。然而，合理地设计纳米结构的形貌和表面性质以获得所需的类酶活性仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一种DNA编程种子生长策略，以介导铂纳米颗粒在金双锥(AuBPs)上的生长，用于合成双金属纳米酶。我们发现双金属纳米酶的制备是以序列依赖的方式进行的，并且polyT序列的编码允许成功形成具有大大增强的过氧化物酶样活性的双金属纳米杂交体。我们进一步观察到，T15介导的Au/Pt纳米结构(Au/T15/Pt)的形貌和光学性质随反应时间而变化，并且可以通过控制实验条件来调节纳米酶的活性。作为一个概念应用，Au/T15/Pt纳米酶用于建立一个简单、灵敏和选择性的比色分析方法，用于测定抗坏血酸(AA)、碱性磷酸酶(ALP)和抑制剂钒酸钠(Na3VO4)，表现出优异的分析性能。这项工作为合理设计用于生物传感应用的双金属纳米酶提供了新的途径。

简介

DNA编码的双金属纳米结构的表征。（A，B）使用不同DNA序列在AuBP上DNA编码的PtNPs生长反应溶液的UV-vis吸收光谱（A）和相应的颜色（B）。（C）AuBPs和T15-的SEM图像，以及AuBPs上PtNPs没有DNA编码生长。（D）使用不同DNA序列的AuBP的TEM图像和AuBPs上PtNPs的DNA编码生长。（E）使用不同DNA序列在AuBPs上DNA编码的PtNP生长的元素映射结果。刻度杆：20纳米。

AuBPs上PtNPs的DNA介导生长示意图

Au/T15/Pt纳米结构的过氧化物酶样活性。（A）Au/T15/Pt的过氧化物酶样活性示意图。（B）在没有纳米催化剂且室温下存在10 μg mL-1 AuBPs或Au/T15/Pt的情况下，0.5 mM TMB与0.1 M H2O2氧化20分钟的UV-vis吸收光谱。（C）用不同DNA序列合成的不同双金属纳米结构的比色响应。反应条件：0.5 mM TMB，0.05 M H2O2，10 μg mL-1双金属纳米结构，pH 4.0和室温。（D）652纳米TMB的吸收，由不同浓度的Au/T15/Pt（0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4.5、5、7.5和10微克mL-1）催化。（E，F）Au/T15/Pt在不同pH值（E）和温度（F）下的过氧化物酶样活性比较。（G，H）Au/T15/Pt的稳态动力学测定。（G）TMB浓度在固定的H2O2浓度（75 mM）下变化。（H）H2O2浓度在固定TMB浓度（1 mM）下变化。插入：Michaelis-Menten方程的双倒数的Lineweaver-Burk图。（I）对应于不同浓度的H2O2（0、10、20、40、50、60、80和100 mM）的比色响应。

关于双金属纳米酶生长的动力学和实验参数。（A）在不同时间点形成的Au/T15/Pt的示意图和TEM图像。刻度杆：50纳米。（B，C）不同时间点Au/T15/Pt的长度（B）和UV-vis吸收光谱（C）。（D）Au/T15/Pt在不同时间点的相对催化活性。（E）用不同长度和不同浓度的聚T序列合成的双金属纳米结构的过氧化物酶样活性。

基于Au/T15/Pt的过氧化物酶样活性的AA比色检测。（A）通过级联反应对AA进行比色检测的说明，其中TMB在H2O2存在下被Au/T15/Pt氧化，AA迅速还原TMBox。（B）反应溶液的UV-vis吸收光谱，具有不同浓度的AA（0、1.25、2.5、6.25、12.5、15、17.5、20和22.5μM）。插图：相应反应溶液的照片。（C）652纳米与AA浓度的吸收率线性图。（D）AA检测的选择性测试。

使用Au/T15/Pt纳米酶进行ALP传感的比色测定。（A）比色ALP生物测定的示意图。（B）在没有反应物、ALP、AA2P以及ALP和AA2P的情况下，UV-vis吸收光谱。（C）具有ALP不同活性的UV-vis吸收光谱（0、0.625、1.25、2.5、3.75、5、5.625、7.5、10和12.5 mU mL-1）。插图：相应反应溶液的照片。（D）652纳米与ALP浓度的吸收率线性图。（E）ALP检测的选择性测试。在没有ALP（12.5 mU mL-1）的情况下，652 nm对非特异性酶（250 mU mL-1）的吸收。TMB、H2O2和Au/T15/Pt的最终浓度分别为0.5 mM、200 mM和5 μg mL-1。

ALP抑制剂Na3VO4的定量分析。（A）通过添加不同浓度的Na3VO4（0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5和2 mM）制备的溶液的UV-vis吸收光谱。插图：相应反应溶液的照片。（B）抑制效率与Na3VO4浓度的图。（C）线性关系曲线。误差条显示了三个独立测量的标准差。TMB、H2O2、Au/T15/Pt和ALP的最终浓度分别为0.5 mM、200 mM、5 μg mL-1和12.5 mU mL-1。

相关成果以“DNA-Programmed Tuning of the Growth and Enzyme-Like Activity of a Bimetallic Nanozyme and Its Biosensing Applications”，发表在国际学术期刊“ACS Appl. Mater. Interfaces”上。

文献链接：点击阅读原文

https://doi.org/10.1021/acsami.2c21854

转自：“NANO学术”微信公众号

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