国家纳米中心陈春英团队：纳米酶用于生物分子的监测

通讯作者：于欣；刘晶；陈春英，

通讯单位：济南大学；国家纳米科学中心

酶是生物分子检测中生物测定方法必不可少的。天然酶的长期不稳定性、成本高、对物理环境的敏感性不高是明显的弱点。目前，各种纳米酶被开发有望替代天然酶。

基于此，济南大学于欣和国家纳米科学中心刘晶、陈春英教授合作开发了类似过氧化物酶的异质结构纳米酶，在氮掺杂的还原氧化石墨烯（MoS2/N-rGO）的基底层上垂直排列二硫化钼纳米片，具有良好的稳定性。相关工作以“Heterojunction of Vertically Arrayed MoS2 Nanosheet/N-Doped Reduced Graphene Oxide Enabling a Nanozyme for Sensitive Biomolecule Monitoring”为题发表在Analytical Chemistry上。

图1. MoS2/N-rGO垂直异质结构合成示意图；MoS2/N-rGO VSH的（a，b）SEM、（c，d）TEM和（e，f）HRTEM图像；（g）Mo、S、C、N和覆盖层的SEM和EDS。

该制备的纳米酶在环境温度下储存2年或催化反应80次循环后，仍保留的酶活性及结构。其催化动力学优于一些报道的纳米酶甚至辣根过氧化物酶，由于具有Mo和S空位的富含缺陷的MoS2以及氮掺杂的rGO的存在。

垂直异质结构纳米酶在葡萄糖和谷胱甘肽（GSH）的定量检测中表现出足够的分析性能，具有较大的动态传感范围和极低的检测限（葡萄糖和GSH分别为0.02和0.12 μM）。这种受启发的人工纳米酶将有助于在生理条件下灵敏检测其他生物分子的未来发展。

图2.（a）在MoS2上用VMo+VS（顶视图）和VMo+VS表面的电荷密度差异在H2O2分解过程中生成·OH的MoS2模型和中间体的自由能图。等值面值设置为0.01 Å-3；（b）自由能图。rGO和N-rGO模型用于产生催化剂羟基自由基。蓝色和黄色分别代表电荷损失和电荷积累，*代表相应的催化剂（不同模型的MoS2和有和没有N掺杂的rGO）。

图3. 基于POD样MoS2/N-rGO的葡萄糖和GSH检测：（a）葡萄糖的线性校准图；（b）葡萄糖检测的特异性分析：葡萄糖与其他糖类（浓度为5 mM）的吸光度差异；（c）GSH的线性校准图；（d）GSH检测的特异性分析：GSH与其他氨基酸的吸光度差异（浓度为15 μM）。误差棒代表三个测量值的标准偏差。

参考文献：

Longwei Wang, Bo Li, Zhen You, Aizhu Wang, Xuanyu Chen, Gaojing Song, Ling Yang, Dan Chen, Xin Yu, Jing Liu, Chunying Chen, Heterojunction of Vertically Arrayed MoS2 Nanosheet/N-Doped Reduced Graphene Oxide Enabling a Nanozyme for Sensitive Biomolecule Monitoring, Anal. Chem. 2021, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01550.