嗜热型高活性

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 　　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

使用过实验室纯水系统的人都了解，预过滤系统中都常配活性炭。作为一种环境友好型吸附剂，活性炭安全易得，具有比表面大，吸附容量大，吸附能力强等诸多优点。在预过滤中，主要担任去除进水中余氯、臭氧等强氧化物的角色。自来水中残留的氧化物质，会氧化实验室纯水设备的纯化元件，对设备的正常运行造成危害。通常，纯水系统中的RO膜，EDI模块都要求在去除氧化剂的条件下使用，这些氧化剂物质会破坏RO膜的活性层或EDI模块的树脂，从而导致RO膜、EDI模块等元件的工作效率下降，故障率上升，寿命缩短。如果出现了不可恢复的损失，无法修复，就只能更换，不但影响用户的使用，还会产生额外的运行和售后成本。所以，在纯水系统中，进水必须在预处理阶段除掉余氯等氧化物质，而活性炭就是担当这一重任的关键性预过滤材料。虽然是个小环节，却至关重要。活性炭去除氧化物被认为是吸附作用和化学反应共同作用的结果。活性炭与水中剩余氧化物接触的初期，主要以吸附作用为主；达到吸附平衡后，化学反应开始起作用，氧化物含量还会继续下降，接触时间越长，反应就会越充分，活性炭去除余氯、臭氧的效果就越好。另外，去除效果还与活性炭的物理及化学性质有关，活性炭的比表面积和空隙构造会直接影响吸附能力。好的材质，如比表面积越大、炭孔径与余氯、臭氧分子大小愈接近，去除效率也会更高。乐枫最新推出了增强型活性炭RephiAC，与目前市场上通用的活性炭材料相比，其去除余氯、臭氧等氧化剂的能力可高达10倍，能有效彻底地去除进水中的剩余氧化物质。通过一个小实验可以了解到RephiAC的强大吸附性能：可以观察到，等量RephiAC和普通活性炭加入相同体积的水后，装有普通活性炭的烧杯中，表面尚有不少残留水分，表示活性炭已完全耗尽，而装有RephiAC的烧杯中，水分已经毫无踪影，说明已经被牢牢吸附住了。乐枫将RephiAC用在其预过滤系统中，可真正为纯水系统中的RO膜，EDI模块或其他纯化元件建立起一道安全可靠的保护屏障，并达到延长实验室纯水系统中RO膜，EDI模块的使用寿命，加强他们使用稳定性的目的。换用新的增强型活性炭RephiAC，看似改变的是预处理中的一个细节，却让系统故障率下降，维护更简单了，而且可避免不必要的维修费用，让用户可以更合理，更科学地管理系统运行成本。 关于上海乐枫生物科技有限公司上海乐枫专业从事高端水纯化和实验室分离纯化产品的研发、设计和制造，致力于，为生命科学和生物技术提供精锐品质、高附加值的创新产品。乐枫产品线包括实验室纯水系统、密理博纯水兼容耗材和实验室分离纯化产品。成立十年，乐枫创立出了自己的品牌RephiLe（瑞枫），拥有30多项专利和多个软件著作权。产品销往全球近90个国家和地区。