二肽-戊二醛-血红素构建的适体功能化仿生超分子纳米酶及其对河豚毒素的高性能传感研究

针对天然酶稳定性差和纳米酶选择性不足的问题，研究人员开发了一种基于二肽(FF)/戊二醛(GA)超分子支架固定血红素(hemin)的过氧化物酶模拟纳米酶(He@FF/GA)，并通过共价偶联河豚毒素(TTX)适体(Apt)赋予特异性识别能力。该He@FF/GA-Apt复合物在TMB-H2O2体系中表现出优异催化活性，基于适体-TTX结合阻断活性位点的机制，建立了UV-vis和智能手机RGB双模式检测方法，检测限分别达0.61 ng mL?1和1.43 ng mL?1，为海洋毒素检测提供了新策略。

　　

论文解读

在生物传感领域，天然酶因其卓越的催化效率和特异性长期占据主导地位，但其固有的脆弱性——易受pH、温度和离子强度影响而失活，成为实际应用的阿喀琉斯之踵。尽管人工纳米酶以稳定性高、成本低廉等优势崭露头角，却常因活性不足和缺乏靶向识别能力而举步维艰。这种"鱼与熊掌不可兼得"的困境，在食品安全监测等需要高灵敏度与高特异性并重的场景中尤为突出。以剧毒海洋毒素河豚毒素(TTX)为例，其检测既需克服复杂基质的干扰，又需满足现场快速筛查的需求，传统方法往往顾此失彼。

山东大学的研究团队独辟蹊径，从自然界中汲取灵感，将生物分子自组装与仿生催化理念相结合。他们利用二苯丙氨酸(FF)和戊二醛(GA)形成的超分子支架作为"分子积木"，通过精准封装血红素(hemin)模拟过氧化物酶的活性中心，构建出具有类酶活性的He@FF/GA纳米酶。为赋予其"火眼金睛"，研究者进一步通过EDC-NHS共价偶联将TTX特异性适体(Apt)锚定在纳米酶表面，最终打造出集催化与识别于一体的He@FF/GA-Apt智能传感系统。这项发表于《Biosensors and Bioelectronics》的研究，不仅突破了传统纳米酶的局限性，更开创了双模式检测的新范式。

关键技术方法包括：1) 通过FF/GA超分子自组装包封hemin构建纳米酶；2) EDC-NHS活化羧基实现适体共价固定；3) 紫外-可见光谱(UV-vis)定量分析TMB氧化产物；4) 智能手机RGB颜色识别建立便携检测方案；5) 实际样本(河豚组织)加标回收验证。

Fabrication and characterization of He@FF/GA-Apt
透射电镜(TEM)显示He@FF/GA呈现均匀的纳米纤维结构，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实hemin成功嵌入FF/GA支架。X射线光电子能谱(XPS)揭示Fe³⁺的配位环境改变，圆二色谱(CD)证明适体修饰未破坏纳米酶二级结构。催化动力学分析表明，He@FF/GA-Apt遵循典型的Michaelis-Menten机制，对TMB的K_m值(2.14 mM)低于天然HRP(3.70 mM)，揭示其更强的底物亲和力。

Analytical performance of the biosensor
基于适体-TTX特异性结合会空间阻碍纳米酶活性中心的机制，建立浓度依赖型信号抑制模型。UV-vis模式在1.0-40.0 ng mL^?1范围内线性优异，检出限(LOD)达0.61 ng mL^?1，优于多数报道方法。智能手机RGB分析虽灵敏度稍逊(LOD 1.43 ng mL^?1)，但可实现无需专业设备的现场检测。两种模式在河豚样本中回收率分别为96.29%-102.57%和92.07%-109.46%，抗干扰实验证实其对结构类似物(如石房蛤毒素)具有高度选择性。

Conclusion
该研究通过"超分子支架+金属辅因子+生物识别元件"的模块化设计，实现了催化与识别功能的精准集成。He@FF/GA-Apt不仅解决了传统纳米酶"选择性差"的痛点，其双模式检测策略更打破了实验室分析与现场监测的壁垒。这种"即插即用"型设计理念——通过更换不同适体即可检测其他靶标，为发展下一代多功能生物传感器提供了普适性蓝图。从更广阔的视角看，这种仿生策略为人工酶设计提供了新范式，其核心思想可延伸至抗病毒检测、环境污染物监测等诸多领域，展现出变革传统检测技术的巨大潜力。