在納米酶出現(xiàn)之前，納米材料一般被當作一種生物惰性物質(zhì)，但隨著納米研究的快速發(fā)展，科學家們發(fā)現(xiàn)一些納米材料具有模擬生物酶催化活性的能力，這種材料稱之為納米酶。

與天然酶或模擬酶相比，納米酶不僅具備催化功能，它還是一種性能*的多功能納米材料，比表面積大且更易化學修飾，具備催化效率高、穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化地制備等優(yōu)點，在醫(yī)學生物、化工、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣泛。

然而，如何保證納米酶在生理pH值下的活性是目前一個技術(shù)難點。雖然光敏氧化（不飽和雙鍵與單線態(tài)氧直接發(fā)生的氧化反應(yīng)）由于綠色、而備受關(guān)注，但以單線態(tài)氧（¹O2）為主要氧化物種的催化體系依然面臨相同的問題，主要是因為¹O2壽命短（小于4μs），遷移距離受限，導致中性條件下TMB等底物難以被氧化。

近期，四川大學吳鵬教授團隊和滑鐵盧大學劉玨文教授團隊合作，發(fā)現(xiàn)Mn(II)作為光氧化的催化媒介，可以克服納米酶的pH限制，為利用納米酶體系研究生物分子在生理條件下的性質(zhì)提供新思路。

在實驗中，研究團隊發(fā)現(xiàn)Mn(II)可以提高碳點(CDs)納米酶在中性pH下的光敏氧化作用。

該工作以碳點為對象，引入Mn(II)作為氧化中間體以增強其中性pH下的光催化性能。與其它常見金屬離子相比，Mn(II)增強C-dots光催化能力具有好的特異性。與其它納米酶相比，CDs/Mn²⁺在酸性和中性條件下均可保持很高的活性。該氧化中間體同樣適用于中性條件增強氧化其它底物，如ABTS，dopamine和Amplex red等。

研究人員利用FluorLog-3熒光光譜儀對單線態(tài)氧的近紅外磷光發(fā)射進行表征后發(fā)現(xiàn)：光照時，CDs產(chǎn)生的¹O2可被Mn²⁺有效猝滅，且配體（EDTA）的加入也能夠進一步猝滅¹O2，同時，Mn²⁺對CDs熒光的影響并不大。

進一步的光譜表征證明：在該過程中，Mn²⁺被氧化為具有強氧化活性的Mn³⁺，且配體（EDTA）可長時間穩(wěn)定Mn³⁺。Mn³⁺能夠在中性pH下氧化納米酶的底物TMB，因而成功將碳點納米酶工作的pH范圍拓展至中性。

四川大學吳鵬教授團隊和滑鐵盧大學劉玨文教授團隊合作的這項研究，其研究結(jié)果表明了：在中性pH條件下能夠開發(fā)更多的納米酶，并將之用于生物分析和生物醫(yī)學應(yīng)用。

文章作者：Zhang, J.Y., Wu, P., Liu, J.W. et al.

題目&雜志：Manganese as a Catalytic Mediator for Photo-oxidation and Breaking the pH Limitation of Nanozymes. Nano Letters, 2019, 19, 3214-3220.

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00725

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