钴单原子催化剂作为高效类氧化酶用于护肤品的基于时间的总抗氧化能力（TAC）可视化监测

以下文章来源于纳米酶 Nanozymes ，作者Nanozymes

 背景介绍

活性氧（reactive oxygen species, ROS）积累引起的氧化应激会损伤生物体内的核酸、蛋白质和细胞器，最终导致细胞衰老甚至癌变。人体内的抗氧化物质可分为抗氧化分子和自由基解毒酶。前者包括任何能够阻止ROS或自由基从其它原子捕获电子的分子，如谷胱甘肽、尿酸、维生素A等；后者包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等生物酶。在实际的生产应用中多种抗氧化分子往往是共同存在的，比如大多数高端护肤品的成分中通常添加多种抗氧化成分来达到抗衰老的效果，因此常选择总抗氧化能力（total antioxidant capacity, TAC）来衡量其抗氧化效果。

成果简介

济南大学材料科学与工程学院逯一中教授团队结合水热法和热解法制备了一种具有类氧化酶活性的钴单原子纳米酶（SA-Co/NC），并将其用于TAC的时间-比色检测。合成的SA-Co/NC具有优异的类氧化酶活性，且分散性好、原子利用率高。与此同时，利用TMB显色反应将波长信号转化为颜色信号再转化为数字信号，在此基础上设计了时间检测TAC的方案，将采集到的时间-颜色变化信号带入拟合的时间-颜色-浓度标准曲线中，最终实现了时间-比色检测。此外，利用本方法测试了具有抗老功效的护肤品，对于实现便携式检测有重要意义。

图文简介

1）制备所得钴单原子纳米酶SA-Co/NC保持了原有模板ZIF结构的菱形十二面体的形貌，在碳载体上没有明显的纳米颗粒聚集，均匀分散的单个钴原子在碳载体上显示为微小且均匀的亮点。与此同时，钴、氮、碳元素均匀分散在基底上。

图1.（a）SA-Co/NC的合成路线。（b-d）SA-Co/NC的SEM图像（b）、TEM图像（c）、HRTEM图像（d）。（e）SA-Co/NC的AC-HAADF-STEM图像（e）及其局部放大图（f）。（g）SA-Co/NC的HAADF-STEM图像和对应的EDS元素分布（Co，绿；N，黄；C，红）。

2）为了更好地解释SA-Co/NC的类氧化物酶活性催化机理，通过自由基清除实验分析了其催化氧气产生的活性氧物种。分别以过氧化氢酶清除过氧化氢，以异丙醇清除羟基自由基，以对苯醌清除超氧自由基，以色氨酸清除单线态氧。在干扰实验中可明显看出，抗坏血酸（AA）、谷胱甘肽（GSH）和半胱氨酸（Cys）对SA-Co/NC的类氧化物酶活性起到抑制作用，通过三种物质在不同浓度下的时间扫描变化分析，总结出两种抑制机理：以AA为代表的牺牲机制和以巯基化合物（如GSH, Cys）为代表的竞争机制。

图2.（a）自由基清除实验。（b）干扰实验。（c-e）AA (c), GSH (d)和Cys (e)对SA-Co/NC的类氧化物酶活性抑制作用。（f）抗氧化分子抑制催化TMB氧化的不同机制示意图。

3）基于抗氧化成分能够抑制催化TMB氧化显色的原理，构建了一种基于时间-比色检测TAC的方案。在可见光波长范围内，吸光度越大颜色越深。颜色变化对应RGB数值的变化，其中RED值与吸光度呈现线性关系。以AA为例，以AA浓度作为TAC的标准，得到浓度与吸光度的线性关系，而不同浓度下吸光度到达0.2所需的时间不同，从而得到时间与浓度的线性关系。因此可将时间-颜色-浓度三者联系起来，在此基础上设计了基于时间检测TAC的方案。

图3.（a）时间-比色检测TAC的示意图。（b）TMB颜色的变化趋势。（c）RGB颜色转换值。（d, e）波长扫描下比色信号随AA浓度的变化趋势（d）以及相应的652 nm处吸光度与AA浓度的线性关系（e）。（f, g）时间扫描下比色信号随AA浓度的变化趋势（f）以及相应的652 nm处吸光度与AA浓度的线性关系（g）。（h）实际样品中的比色信号。（i）时间-比色检测实际样品的结果。

转自：“NANO学术”微信公众号

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