《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Investigation for regulation of DNA-programmed nanoflower-shaped gold nanozymes and its multi-mode detection of ascorbic acid
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冯月月|段柳英|耿翔|杨瑞毅|蔡世华|杨曼妮|周志|杜娟江西农业大学食品科学与工程学院，中国江西省南昌市330045摘要由于纳米酶比天然酶具有更多优势，因此开发其优异的催化性能已成为研究热点。然而，设计和调整纳米酶的形态和结构以获得具有更好酶活性的纳米酶仍然具有挑战性。在这里，我
冯月月|段柳英|耿翔|杨瑞毅|蔡世华|杨曼妮|周志|杜娟
江西农业大学食品科学与工程学院，中国江西省南昌市330045
摘要
由于纳米酶比天然酶具有更多优势，因此开发其优异的催化性能已成为研究热点。然而，设计和调整纳米酶的形态和结构以获得具有更好酶活性的纳米酶仍然具有挑战性。在这里，我们报道了一种DNA编程种子生长策略，通过编码30个碱基的polyA序列（A30-AuNFs），成功生成了具有花朵状形态和增强过氧化物酶活性的纳米酶。A30-AuNFs对底物3,3′-5,5′-四甲基联苯胺（TMB）和H?O?表现出优异的过氧化物酶活性，其米氏常数（Km）约为辣根过氧化物酶（HRP）的1/5，且在TMB的氧化反应中羟基自由基（•OH）是主要的活性氧物种（ROS）。基于A30-AuNFs良好的比色性能以及TMB氧化产物（ox TMB）优异的光热转换性能，成功建立了抗坏血酸（AA）的多模式检测方法，包括比色法、光热法和纸基法，相应的检测限分别为1.14 μM（比色法）、19.11 μM（光热法）和4.74 μM（纸基法）。这项工作为调控金纳米酶的制备提供了一种有效策略，并建立了AA的多模式检测方法。
引言
天然酶参与生物体内的许多生化反应，在生物体内发挥着重要作用，但天然酶仍存在一些不可忽视的缺点，包括对恶劣环境的适应性差、不稳定性和合成成本高[1]、[2]、[3]、[4]。因此，为了克服这些限制，开发人工酶以替代天然酶引起了研究人员的广泛兴趣，其中纳米酶是一种具有酶活性的纳米材料，也是一种人工酶[5]、[6]、[7]。与天然酶相比，纳米酶因其在恶劣环境中的优异稳定性、低成本、易于调节的催化活性和简单的合成方法而受到越来越多的关注[8]、[9]、[10]。纳米酶的活性受许多因素的影响，如纳米材料的大小和形态、外部条件的温度和pH值等[11]、[12]。其中，纳米材料的形态对其物理和化学性质起着关键作用[13]、[14]。因此，其形态设计的可行性和功能的预测是当前研究的重点。
DNA是生物体内不可或缺的多功能生物分子。它具有明确的分子结构，其独特的构象显示出出色的可编程性和特异性识别能力[15]、[16]。由于其序列的可编程性，DNA可以指导纳米材料的合成，并且在控制纳米材料的生长和形态方面也具有独特优势[17]、[18]。大多数研究利用DNA以序列依赖的方式控制纳米材料的形状[19]。Wang等人[20]发现T30对种子生长的影响可以忽略不计，从而得到粉红色的球形金纳米颗粒；而添加(G6T)?会导致SPR峰的红移，产生紫色的不规则形状金纳米颗粒。在A30和C30的调控下，获得了分支更多的蓝色金纳米颗粒。结果表明，DNA以序列依赖的方式调控纳米颗粒的生长过程，这与不同碱基对金的相对亲和顺序一致。Lu等人[21]报道了一种DNA编程种子生长策略，用于在金双锥体（AuBPs）上介导铂纳米颗粒（PtNPs）的生长，以合成双金属纳米酶。研究发现，A15和C15的存在几乎不改变AuBPs的形态，而T15的存在诱导形成了表面覆盖有Pt壳层的纺锤形纳米结构。结果表明，DNA序列影响PtNPs在AuBPs上的生长行为，这种现象归因于DNA序列与金和铂的不同结合亲和力。因此，可以推断不同碱基序列与金属之间的亲和力在调控纳米材料形态生长中起着关键作用。
已经发现不同的纳米酶具有过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶和超氧化物歧化酶的模拟活性，并已应用于分析和检测领域[22]、[23]。过氧化物酶（PODs）是一类以过氧化氢为底物的酶。它们不仅可以消除过氧化氢，还可以催化过氧化氢与其他有害底物（如酚类、胺类）的氧化反应[24]、[25]。不同的底物，如3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）、2,2′-叠氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）和邻苯二胺（OPD）可以被过氧化氢氧化产生不同的颜色。其中，TMB的氧化产物（ox TMB）不仅是一种显色剂，还是一种优异的NIR激光驱动的光热剂[26]、[27]。因此，具有POD活性的纳米酶不仅可以用于开发简单的基于TMB/H?O?系统的比色传感器，还可以基于ox TMB的良好光热效应开发光热分析方法。
本研究提出了一种DNA编程种子生长策略，通过一锅法金属化过程制备高性能的纳米花状金纳米酶。我们研究了不同寡核苷酸序列对金纳米酶形态和活性的调控作用，以及各种还原剂和HAuCl?剂量对金纳米酶合成的影响。随后探讨了A30-AuNFs的活性以及在氧化过程中起重要作用的初级ROS。然后，基于A30-AuNFs的优异过氧化物酶活性和ox TMB的优异光热转换性能，将其应用于抗坏血酸（AA）的比色、光热和纸基多模式检测。（图1）。
章节片段
金种子的合成
金种子的合成方法根据以往的文献报道[20]、[28]进行了略微修改。将10 mL 1 mM的HAuCl?溶液加热至沸腾，然后迅速加入1 mL 38.8 mM的柠檬酸钠。溶液连续搅拌25分钟后冷却至室温，得到金种子溶液。使用紫外分光光度计测量520 nm处的吸光度，并计算合成金种子溶液的浓度
金种子的DNA序列依赖性生长
用柠檬酸钠还原得到的AuNPs作为后续生长的金种子。三种不同的30聚体DNA寡核苷酸——腺嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶（分别称为A30、C30和T30；见表S1）与AuNPs一起孵育，随后引入还原剂羟胺和前体物质HAuCl?。由于G-四链结构的形成，未使用鸟嘌呤[21]。图1a显示了...
结论
总之，通过利用DNA的序列依赖性特性，通过一锅法金属化过程成功合成了高性能的纳米花状金纳米酶。结果表明，对金具有强亲和力的碱基序列更有可能指导和调控金纳米酶的形态，不同的还原剂和HAuCl?剂量也会影响金纳米酶的形态。A30-AuNFs的稳态动力学分析显示...
CRediT作者贡献声明
冯月月：概念化、方法论、研究、数据分析、数据整理、原始草稿撰写。
段柳英：概念化、数据分析、资金获取。
耿翔：概念化、方法论、数据整理。
杨瑞毅：研究、方法论、数据整理、软件。
蔡世华：研究、方法论、数据整理、软件。
杨曼妮：研究、软件。
周志：概念化、方法论、数据分析。
杜娟：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（32260247）和江西农业大学的本科生创新与创业培训计划（202410410203）的支持。
