G-四链体调控的二维铜-血红素MOF纳米酶用于甲基对硫磷高灵敏比色检测

《Food Chemistry》：G-quadruplex enhances the peroxidase-like activity of 2D Cu-hemin for sensitive and accurate colorimetric detection of methyl parathion

本研究开发了一种G-四链体（G4）调控的金属有机框架（MOF）纳米酶新策略，通过构建Cu-hemin@G4复合结构使其过氧化物酶（POD）活性提升11倍，并基于乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制原理建立了甲基对硫磷（MP）的超灵敏检测方法（检测限0.975 ng·L?1），为农药残留监测提供了新型纳米酶生物传感器解决方案。

　　

亮点

（本部分内容未在提供文本中展示）

材料

三水合硝酸铜（Cu(NO₃)₂·3H₂O）购自沃凯生物科技（上海）。乙酰胆碱酯酶（AChE）和乙酰硫代胆碱氯化物（ATCl）分别来自麦克林生化（上海）和西格玛奥德里奇（圣路易斯，MO）。甲基对硫磷（MP）和过氧化氢（H₂O₂，30%）购自阿尔塔科技（天津）和科密欧化学（天津）。乙酸钠（NaAc）、乙酸（HAc）、二甲基亚砜（DMSO）、血红素（≥98%）、磷酸盐缓冲盐水（PBS）缓冲液（pH 7.4）等实验材料均从商业渠道获得。

Cu-hemin的表征

扫描和透射电子显微镜图像（图1A）显示，Cu-hemin MOF由随机堆叠的二维纳米片组成，平均横向尺寸约为200纳米；这种层状形态增大了可及活性位点的密度，并为酶催化提供了扩展的表面。Cu-hemin与Cu-hemin@DNA的TEM和SEM图像对比显示在图S1和图S2中；DNA的添加并未改变Cu-hemin的形态。此外，合成的Cu-hemin纳米材料表现出优异的稳定性，为其在催化应用中的持久性能奠定了基础。

结论

总之，本研究成功构建了具有POD活性的Cu-hemin MOF基催化纳米结构，并通过引入不同构型的DNA调控其催化性能。双链或三链DNA带来的增强效果有限，而G-四链体DNA则显著提升了催化活性。在筛选的十多种G4-DNA变体中，EAD-4脱颖而出成为最优序列，实现了超过11倍的活性增强。此外，这种增强MOF纳米酶活性的方法操作简便、效果显著，为设计高性能纳米酶提供了新思路。