基于鈷氮氯摻雜碳點(diǎn)的比色-開關(guān)傳感系統(tǒng)用于酸性磷酸酶活性的檢測(cè)

摘要 元素?fù)诫s是提高納米酶類酶活性的有效手段。本研究以CoCl2 和谷氨酸鹽為原料，采用一步水熱法制備具有類過(guò)氧化物酶（POD）活性的鈷氮氯摻雜碳點(diǎn)（Co，N，Cl-CDs），可在弱酸性條件下催化H2O2 產(chǎn)生羥基自由基（?OH），將3，3′，5，5′-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）氧化，生成藍(lán)色的氧化產(chǎn)物（oxTMB），體系產(chǎn)生明顯的顏色變化。酸性磷酸酶（ACP）能催化抗壞血酸磷酸酯鈉（AAP）水解，產(chǎn)生抗壞血酸（AA）， AA 可將藍(lán)色oxTMB還原，體系顏色變淺。基于上述原理，本研究開發(fā)了一種比色-開關(guān)傳感系統(tǒng)用于檢測(cè)ACP 的活性， ACP 濃度在0.5～20 U/L 范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢出限為0.17 U/L（3σ）。將此傳感系統(tǒng)用于實(shí)際血清樣品中ACP 活性的檢測(cè)，加標(biāo)回收率為97.1%～105.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）lt;5%。本研究基于Co，N，Cl-CDs 開發(fā)的傳感系統(tǒng)具有檢測(cè)成本低和過(guò)程可視化等特點(diǎn)，為ACP 活性的檢測(cè)提供了新思路。

關(guān)鍵詞 碳點(diǎn)；納米酶；多元素?fù)诫s；比色法；酸性磷酸酶

酸性磷酸酶（ACP）是一種在酸性條件下能催化磷酸酯水解的消化酶，遍布生物體內(nèi)[1]。通常，人體中的ACP 含量較低，其活性水平的異常與前列腺癌、白血病和戈謝病等疾病的發(fā)生有很大關(guān)聯(lián)[2-3]。目前， ACP 活性的檢測(cè)方法包括熒光法[4-5]、表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）法[6]、電化學(xué)法[7-8]和比色法[9-11]等。其中，熒光法的操作簡(jiǎn)單，但選擇性較低；SERS 法的分辨率高、檢測(cè)快速，但穩(wěn)定性不佳；電化學(xué)法具有靈敏度高和檢測(cè)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，但選擇性與重復(fù)性較差。比色法因成本低、操作簡(jiǎn)便及結(jié)果可視等優(yōu)點(diǎn)，引起了廣泛關(guān)注。但是，目前報(bào)道的檢測(cè)ACP 活性的比色法多基于具有類酶活性的金屬納米材料[12]，但這些材料的合成成本較高、制備過(guò)程復(fù)雜且易被氧化。因此，開發(fā)制備簡(jiǎn)單、成本低和性能穩(wěn)定的類酶活性材料用于ACP 活性的檢測(cè)具有重要的實(shí)際意義。

納米酶是指具有類酶活性的納米材料，與天然酶相比，納米酶穩(wěn)定性好，易于批量生產(chǎn)和儲(chǔ)存，并且可以通過(guò)多種方式調(diào)控活性[13-14]。自2007 年閻錫蘊(yùn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Fe3O4 納米粒子具有類過(guò)氧化物酶（POD）活性[15]以來(lái)，對(duì)納米酶的關(guān)注度日益增長(zhǎng)。具有類酶活性的納米材料主要包括金屬及金屬化合物、有機(jī)金屬框架和碳基納米材料等[16]。碳點(diǎn)（CDs）是一類碳基納米材料，具有良好的水溶性和生物相容性，并且易于修飾[17]，在生物傳感、醫(yī)學(xué)檢測(cè)及藥物輸送等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。研究表明，采用一種或多種元素對(duì)CDs 進(jìn)行摻雜，可通過(guò)協(xié)同作用或加速電子轉(zhuǎn)移速率等途徑賦予CDs 多種類酶催化活性[18-19]。

本研究以CoCl2 和谷氨酸鹽為原料，采用一步水熱法制備了鈷氮氯摻雜碳點(diǎn)（Co，N，Cl-CDs）（圖1）。在弱酸性條件下， Co，N，Cl-CDs 表現(xiàn)出優(yōu)異的類POD 活性，可催化H2O2 氧化3，3′，5，5′-四甲基聯(lián)苯胺（TMB），生成藍(lán)色的TMB 氧化產(chǎn)物oxTMB，使體系在652 nm 處的吸光度（A652 nm）增大。ACP 可催化抗壞血酸磷酸酯鈉（AAP）發(fā)生水解反應(yīng)，釋放出具有強(qiáng)還原性的抗壞血酸（AA）， AA 可還原藍(lán)色的oxTMB，使體系的A652 nm 降低。基于上述原理，本研究構(gòu)建了一種高效、靈敏的ACP 比色-開關(guān)傳感系統(tǒng)，用于實(shí)際人血清樣品中ACP 活性的檢測(cè)。