近日，北京市農林科學院林業果樹研究所栽培研究室在中科院1區，TOP期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF: 9.224）上以封面形式發表了題為“Alkaline-Stable Peroxidase Mimics based on Biological metal–Organic frameworks for Recyclable Scavenging of Hydrogen Peroxide and Detecting Glucose in Apple Fruits”的研究論文。該研究通過設計合成具有結構互變性質的生物金屬有機骨架材料，構建了一種用于酸堿響應的模擬酶，具有較高的靈敏性、選擇性與循環利用性，可用于果實中葡萄糖的定量檢測，為綠色可持續生物分析材料研發提供了新思路。
金屬有機骨架材料（MOFs）因具有特定的框架構造與可變換的結構單元而具備性質可調節的特點，因而被廣泛應用于生物學研究中。基于MOFs構建的生物模擬酶具有很強的選擇性，可作為諸多生物學檢測的特定探針。然而，在應用過程中，MOFs的結構易受破壞，導致性能折損，降低效率，更多地被“一次性”使用，加大應用成本。因此，亟待開發可循環利用的MOFs基模擬酶，以提升效率、降低成本。
本研究利用植物生長調節劑與Cu2 配位的方式，設計合成了一種“雙核四葉漿輪”型零維MOFs材料。該材料對H2O2具有很強的響應性，與之反應后“雙核四葉漿輪”分解為“單核雙葉漿輪”，紫外吸收波長由566 nm紅移到630 nm，完成H2O2檢測。此外，“單核雙葉漿輪”遇堿后可重新形成“雙核四葉漿輪”結構，使這兩種物質之間可進行結構互變，利用該現象可實現材料的循環利用。
進一步，利用納米載藥技術，可將上述材料封裝在尺寸≤50 nm納米微球中，增加比表面積，可提升檢測過程的穩定性與準確性。通過葡萄糖氧化酶的配合，該納米材料可實現葡萄糖的定量檢測，檢測限為 1.93 μM，具有較強的選擇性、抗干擾性與穩定性。同時，利用稀氨水可實現該納米材料的循環利用，5次循環后檢測活性可保持在90%以上。對“嘎啦”與“富士”兩種蘋果的果實進行葡萄糖含量檢測，加標回收率為99.4%~105.8%，相對標準偏差＜5%，測定結果與HPLC結果相近。
我所張軍科研究員為該論文的通訊作者，楊雨璋助理研究員與國電河北電科院宮云茜工程師為共同第一作者，我院為第一通訊單位。該研究得到了國家重點研發計劃（2019YFD1000100），國家自然科學基金（22005037）和國家現代農業產業技術體系（CARS-27）的資助。
日期：2022-08-19
金屬有機骨架材料（MOFs）因具有特定的框架構造與可變換的結構單元而具備性質可調節的特點，因而被廣泛應用于生物學研究中。基于MOFs構建的生物模擬酶具有很強的選擇性，可作為諸多生物學檢測的特定探針。然而，在應用過程中，MOFs的結構易受破壞，導致性能折損，降低效率，更多地被“一次性”使用，加大應用成本。因此，亟待開發可循環利用的MOFs基模擬酶，以提升效率、降低成本。
本研究利用植物生長調節劑與Cu2 配位的方式，設計合成了一種“雙核四葉漿輪”型零維MOFs材料。該材料對H2O2具有很強的響應性，與之反應后“雙核四葉漿輪”分解為“單核雙葉漿輪”，紫外吸收波長由566 nm紅移到630 nm，完成H2O2檢測。此外，“單核雙葉漿輪”遇堿后可重新形成“雙核四葉漿輪”結構，使這兩種物質之間可進行結構互變，利用該現象可實現材料的循環利用。
進一步，利用納米載藥技術，可將上述材料封裝在尺寸≤50 nm納米微球中，增加比表面積，可提升檢測過程的穩定性與準確性。通過葡萄糖氧化酶的配合，該納米材料可實現葡萄糖的定量檢測，檢測限為 1.93 μM，具有較強的選擇性、抗干擾性與穩定性。同時，利用稀氨水可實現該納米材料的循環利用，5次循環后檢測活性可保持在90%以上。對“嘎啦”與“富士”兩種蘋果的果實進行葡萄糖含量檢測，加標回收率為99.4%~105.8%，相對標準偏差＜5%，測定結果與HPLC結果相近。
我所張軍科研究員為該論文的通訊作者，楊雨璋助理研究員與國電河北電科院宮云茜工程師為共同第一作者，我院為第一通訊單位。該研究得到了國家重點研發計劃（2019YFD1000100），國家自然科學基金（22005037）和國家現代農業產業技術體系（CARS-27）的資助。
日期：2022-08-19
