高活性

p 　　近日，南京大学的鞠熀先教授研究组在仿生分子识别与仿生催化领域取得重要的研究进展。他们发现了一种嗜热型高活性的DNA酶，相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.& nbsp 上。博士生郭悦华为第一作者、周俊副教授和鞠熀先教授为通讯作者。该研究组的博士生陈杰林、中科院大连化学物理研究所的博士生程明攀以及法国勃艮第大学的David Monchaud教授参与了相关工作。 /p p 　　蛋白质具有温度敏感性，蛋白酶的催化性能与温度相关，在应用上受到很大的限制。寻找、发现能够在极端环境如高温下仍具有高催化能力、高稳定性的仿生模拟酶具有十分重要的意义。近年来，具有催化活性的纳米结构材料和G-四链体/hemin DNA模拟酶受到广泛的关注，已成为新型仿生模拟酶开发的重点方向。在G-四链体/hemin领域，由分子内G四链体/hemin形成的DNA模拟酶已在生物催化、生物传感等领域得到广泛的应用，但其热稳定性差，无法用于极端环境。基于四条链形成的四元G四链体具有很好的热稳定性，鞠熀先教授课题组通过对四元G四链体的末端进行碱基修饰，并对反应的离子进行筛选，提高了G-四链体/hemin的热稳定性，由此发现一种新型嗜热的高活性G-四链体/hemin DNA酶（图1）。该工作在四元G四链体的末端修饰不同的碱基，发现腺嘌呤（A）可以大幅度提高DNA酶的催化活性，为提高反应温度，模拟酶催化功能如活化能、pH依赖性等的研究奠定了基础。末端修饰腺嘌呤的四元G四链体结构在高温下不仅可以稳定存在，也可保持与hemin的结合能力及形成模拟酶后的催化活性（图2）。该工作探究了嗜热DNA酶在高温下的潜在应用：有效地去除污水中对人体有害的有机小分子，在不同的有机溶液中这种酶也同样具有高催化活性。 /p p br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/99a9239f-4001-48cd-9c10-7d1cd7b9f869.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center" strong 图1. 嗜热G-四链体/hemin DNA酶在不同温度下催化底物反应的示意图 /strong /p p span style=" text-align: center " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/ce392a11-f046-46e3-866b-49f66466e3e9.jpg" title=" 2.jpg" width=" 600" height=" 466" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 466px " / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-align: center " 图2. 嗜热G-四链体/hemin DNA酶在不同温度下的催化活性及热稳定性的研究 /span /strong /p p br/ /p p 　　鞠熀先教授课题组专注于仿生分子识别、仿生催化与信号放大的研究，在973计划、国家自然科学基金等项目的资助下提出了多种仿生分子识别体系与信号放大策略，将仿生催化模拟酶用于生物传感，建立了系列性的生物分子高效的检测方法。在G-四链体/hemin领域，他们将其催化活性与该课题组首创的量子点电子化学发光传感结合，提出了蛋白质标志物的超灵敏电致化学发光免疫分析方法；将G-四链体/hemin与临位触接反应结合，建立了DNA与蛋白质标志物多种化学发光成像的检测方法。近日，该组系统地开展该领域的研究工作，提高了G-四链体/hemin DNA酶的活性（Chem. Eur. J.,& nbsp 2017,& nbsp 23, 4210），揭示了G-四链体的构效关系（J. Am. Chem. Soc.,& nbsp 2017,139, 7768）。 /p p br/ /p p 该论文作者为：Yuehua Guo, Jielin Chen, Mingpan Cheng, David Monchaud, Jun Zhou, Huangxian Ju /p

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 抚顺石油化工研究院（简称抚研院）在挥发性有机物（VOCs）环保处理方面，开发出WSH-5型催化燃烧催化剂，适用于炼化企业含VOCs废气的环保处理。处理后的气体排放满足当前国家和地方环保标准。该技术已申请中国发明专利8件，具有自主知识产权，通过了中国石化科技开发部组织的技术评议。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 催化氧化技术是处理含VOCs废气的主要技术之一。抚研院结合炼化企业有机废气催化燃烧装置长周期、高效、稳定运行的需求，开发的高活性WSH-5型催化燃烧催化剂具有贵金属用量低和活性高的特点。科研人员通过在催化剂涂层配方和制备工艺方面的创新，提高了催化剂中贵金属成分的分散度，使催化剂的活性得到有效提升，VOCs起燃温度降低20℃以上，同时降低了催化剂的生产成本。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 采用WSH-5型催化燃烧催化剂处理炼化企业PO/SM、污水处理场等含VOCs废气，非甲烷总烃去除率可达99%以上。处理后，废气中的非甲烷总烃低于20mg/m3，苯、甲苯、二甲苯等特征污染物浓度均满足《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）和《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 抚研院开发的废气处理催化燃烧催化剂及工艺已在中国石化和中国石油20多家企业应用。所开发的顺丁橡胶生产废气深度治理及能量回收技术获得2016年度中国石化科技进步二等奖。WSH-5型催化燃烧催化剂广泛适用于PO/SM尾气等工业含VOCs废气的环保处理，能够为企业废气处理达标排放提供可靠的技术支撑。 /p

p 　　SERS(表面增强拉曼光谱)作为一种超高灵敏度、超快速的无损检测光谱技术，在食品安全、环境监测等痕量有毒有害物质检测领域发挥越来越多的作用。 /p p 　　众所周知，SERS增强机理主要分为两种。一种是电磁场增强机理，依靠纳米结构的金、银、铜等金属的局域表面等离子共振实现拉曼信号的增强。另一种是化学增强机理，依靠增强基底与分子间的电荷转移实现拉曼信号的增强。 /p p style=" text-align: center " img title=" 01.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/5fae9991-8b2d-4115-90fa-84a8fcb42e77.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1. 增强机理 /p p 　　Zhongqun Tian et al. Nanostructure-based plasmonenhanced Raman spectroscopy for surface analysis of materials. Nature Reviews Materials 2016. /p p 　　目前而言，大部分SERS检测体系还是以电磁场增强机理为主，需要设计具有不同形貌和尺寸的币族金属纳米结构。如何开发不需要金属的高活性SERS基底材料，则成了一项更为艰巨的任务。 /p p 　　有鉴于此，George C. Schatz, Antonio Facchetti, Hakan Usta, Gokhan Demirel等人合作开发了一种具有高SERS活性的有机半导体材料。 /p p style=" text-align: center " img title=" 02.jpg" style=" width: 600px height: 345px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/fa6d37dd-fc18-4425-8f31-6513a0bdd7a2.jpg" width=" 600" hspace=" 0" height=" 345" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图2. 纳米结构的DFH-4T薄膜 /p p 　　研究人员通过气相沉积技术，利用一种π-共轭的有机半导体α,ω-diperfluorohexylquaterthiophene (DFH-4T),设计制备了一种类似常春藤的超疏水纳米结构薄膜。这种不含金属的有机半导体分子薄膜对亚甲基蓝可以实现3.4× 103的拉满信号增强。 /p p style=" text-align: center " img title=" 03.jpg" style=" width: 600px height: 462px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/46ed5791-4e79-4850-8de9-a6c1abe0a135.jpg" width=" 600" hspace=" 0" height=" 462" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图3. 纳米结构DFH-4T薄膜的SERS增强 /p p style=" text-align: center " img title=" 04.jpg" style=" width: 600px height: 357px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/1677d0dd-2708-4812-b535-377d04ae7285.jpg" width=" 600" hspace=" 0" height=" 357" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图4. 纳米结构DH-4T薄膜的SERS增强 /p p 　　量子力学计算和对比实验表明，π-共轭的核心氟碳取代以及独特的DFH-4T薄膜形貌对SERS增强起到主导作用。 /p p 　　进一步，研究人员在DFH-4T薄膜表面涂覆一层金膜，实现了1010左右的增强系数，可以检测到& lt 10-21摩尔级别的待测物。 /p p style=" text-align: center " img title=" 05.jpg" style=" width: 600px height: 359px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/418a2811-2d12-4a28-8177-ebb617a97fc6.jpg" width=" 600" hspace=" 0" height=" 359" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图5. Au@ DFH-4T薄膜的SERS增强 /p p 　　总之，这项研究为SERS基底材料的设计以及痕量物质的超灵敏无损检测带来了新的方向! /p p style=" text-align: right " （来源：纳米人 路漫& nbsp ） /p