具有SOD和CAT兩種催化活性位點(diǎn)的級(jí)聯(lián)納米酶Pt@PCN222-Mn介紹
本文通過(guò)將具有類SOD活性的錳卟啉結(jié)構(gòu)和類CAT活性的鉑納米粒子(Pt NPs)引入由鋯氧簇和卟啉通過(guò)自組裝而形成的金屬有機(jī)框架化合物PCN222中，成功合成了一種能夠清除ROS的集成化級(jí)聯(lián)納米酶（Pt@PCN222-Mn）（圖1）。該級(jí)聯(lián)納米酶具有兩種相互分離的催化活性位點(diǎn)，它們可以分別模擬SOD和類CAT的催化活性。
圖1 （A）Pt@PCN222-Mn的合成路線。（B）PCN222-Mn的透射電子顯微鏡圖。（C）PCN222-Mn的掃描電子顯微鏡圖。（D）PCN222-Mn、Pt@PCN222-Mn-1、Pt@PCN222-Mn-3和Pt@PCN222-Mn-5的粉末X射線衍射圖。（E）Pt@PCN222-Mn-1的透射電子顯微鏡圖。（F）Pt@PCN222-Mn-3的透射電子顯微鏡圖。（G）Pt@PCN222-Mn-5的透射電子顯微鏡圖。（H）Pt@PCN222-Mn-5的高分辨透射電子顯微鏡圖。（I）Pt@PCN222-Mn-5的掃描電子顯微鏡圖。（J）PCN222-Mn、Pt@PCN222-Mn-1、Pt@PCN222-Mn-3和Pt@PCN222-Mn-5的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖。
通過(guò)對(duì)類SOD、類CAT的活性測(cè)試（圖2），證明了級(jí)聯(lián)納米酶Pt@PCN222-Mn不僅具有良好的ROS清除能力，而且可以通過(guò)改變納米顆粒Pt的含量對(duì)其活性進(jìn)行調(diào)控（Pt@PCN222-Mn-1、Pt@PCN222-Mn-3和Pt@PCN222-Mn-5為通過(guò)改變Pt NPs的用量合成的三種不同含量Pt NPs的MOF級(jí)聯(lián)納米酶）。
圖2 （A）黃嘌呤、黃嘌呤氧化酶和NBT在加入不同的納米酶（20 μg/mL）后，產(chǎn)生的吸光度A-A0（550 nm）隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線。（B）超氧自由基的清除能力與納米酶濃度之間的關(guān)系。（C）在50 mM的雙氧水中加入不同納米酶（4 μg/mL）后，產(chǎn)生的溶解氧含量隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線。（D）不同雙氧水濃度在前60 s的溶解氧產(chǎn)生速率同納米酶的相關(guān)性。數(shù)據(jù)是平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)偏差（n = 3）。
隨后，通過(guò)對(duì)級(jí)聯(lián)納米酶的SOD和CAT類酶活性進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，級(jí)聯(lián)納米酶的協(xié)同作用對(duì)其CAT的活性提升更為**（圖3）。這種性能的提升可能是由于MOF結(jié)構(gòu)的限域效應(yīng)阻止了Pt NPs的聚集，并提升了局部催化位點(diǎn)和底物的濃度。此外，動(dòng)力學(xué)分析表明雙氧水的積累可以占據(jù)TCPP-Mn上中心金屬的配位位點(diǎn)。通過(guò)在PCN222-Mn中引入Pt可以對(duì)雙氧水進(jìn)行清除，不僅能夠提高材料整體的類CAT催化活性還能確保其類SOD活性不受影響。
圖3 （B）過(guò)氧化氫在分別加入Pt、PCN222-Mn、Pt+PCN222-Mn和Pt@PCN222-Mn-5后前60 s的溶解氧產(chǎn)生速率。數(shù)據(jù)是平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)偏差（n = 3）。***P < 0.005, ****P < 0.001, ns = not significant, t-test.
通過(guò)對(duì)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中級(jí)聯(lián)納米酶的協(xié)同作用的研究，表明Pt@PCN222-Mn-5的確具有協(xié)同催化清除ROS的能力，
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