近日，北京市農(nóng)林科學院林業(yè)果樹研究所栽培研究室在中科院1區(qū)，TOP期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF: 9.224）上以封面形式發(fā)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(jié)構(gòu)互變性質(zhì)的生物金屬有機骨架材料，構(gòu)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(huán)利用性，可用于果實中葡萄糖的定量檢測，為綠色可持續(xù)生物分析材料研發(fā)提供了新思路。

 

　　金屬有機骨架材料（MOFs）因具有特定的框架構(gòu)造與可變換的結(jié)構(gòu)單元而具備性質(zhì)可調(diào)節(jié)的特點，因而被廣泛應用于生物學研究中。基于MOFs構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fā)可循環(huán)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(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)，使這兩種物質(zhì)之間可進行結(jié)構(gòu)互變，利用該現(xiàn)象可實現(xiàn)材料的循環(huán)利用。

 

　　進一步，利用納米載藥技術(shù)，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(wěn)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(xiàn)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(wěn)定性。同時，利用稀氨水可實現(xiàn)該納米材料的循環(huán)利用，5次循環(huán)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(jié)果與HPLC結(jié)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(fā)計劃（2019YFD1000100），國家自然科學基金（22005037）和國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-27）的資助。