Adv. Mater. - 石墨烯类过氧化物酶活性的发现

栏目:资讯发布:2023-09-22浏览:3收藏

Adv. Mater. - 石墨烯类过氧化物酶活性的发现,第1张

作为一种新型碳基材料,石墨烯(Graphene)自发现以来便引起了各路学者的关注。由于其独特的光、电、力学等特性,石墨烯在各个领域具有广泛的应用前景,被认为是解决未来诸多革命性技术问题的关键。十余年过去了,关于“明星材料”石墨烯二维材料的研究依然热度不减。

2010年, Advanced Materials 上发表的一篇文章 Graphene Oxide: Intrinsic Peroxidase Catalytic Activity and Its Application to Glucose Detection ,开启了石墨烯在生物医学领域应用的新篇章。该文报道了中 国科学院长春应用化学研究所曲晓刚 研究员和宋玉君及合作者的一项新发现: 羧基化的氧化石墨烯(GO-COOH)具有类辣根过氧化物酶(HRP)活性 。由于这种酶活性能在H2O2存在下引发四甲基联苯胺(TMB)发生显色反应,因此该团队建立了一种用于H 2O2检测的比色法 ,并进一步结合葡萄糖氧化酶实现对葡萄糖的检测(图1)。

图1 基于GO-COOH和葡萄糖氧化酶串联反应的葡萄糖比色检测示意图

作者对石墨烯的模拟酶活性进行了一系列研究,证实了GO-COOH的类辣根过氧化物酶活性与其样品内少量的金属残留无关,但对环境中的温度和pH表现出高度的依赖性。实验表明,GO-COOH的酶活性在35oC、pH40的条件下达到最高(图2)。此外,在对GO-COOH进行酶动力学及催化活性的研究中发现,这种催化反应与天然酶的相同,符合乒乓反应机理。然而与HRP和Fe3O4纳米粒子相比,GO-COOH具有较高的比表面积,且由于π-π和疏水作用,石墨烯对有机底物TMB表现出了更强的亲和力。

图2 GO-COOH酶活性表现出pH和温度依赖性

在此基础上,该团队结合葡萄糖氧化酶,开发了一种用于葡萄糖检测的比色方法。经实验验证,该方法可在缓冲液,稀释血液和果汁样品中实现对葡萄糖特异性的检测(图3)。这种检测方法不仅简便、廉价,且灵敏度高,检测限可达到 1 μM,这极大地促进了石墨烯在医学诊断和生物技术上的应用。

图3 实际样品中葡萄糖的信号及其特异性

石墨烯作为纳米酶一员的横空出世,不仅为医疗诊断研究开辟了一个新方向,还促进了此后大量二维材料模拟酶的发现,丰富了模拟酶的研究。与天然酶相比,石墨烯不仅成本低,易获得,而且具有良好的生物稳定性,不易变性,这些优点为石墨烯在环境监测与医学诊断上的应用打下了坚实的基础。

自从纳米酶问世以来,越来越多的纳米材料“加入”到这一行列中来,逐渐形成了 以纳米酶为核心 的新型交叉领域。由于尺寸效应,纳米材料展现出许多奇特的性质,吸引着广大学者对其理论和应用的 探索 ,而这些理论和应用的突破,或将反过来进一步推动纳米模拟酶这一交叉学科的应用。如今,纳米酶研究方兴未艾,未来可期。

原文链接:

https://onlinelibrarywileycom/doi/101002/adma200903783

DOI:101002/adma200903783

文|潘永春

审改|姜晓倩

编辑|徐庚辰

本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号,2020年4月5日

这首诗是明代高启《梅花九首》中的第一首,全诗是:

琼枝只合在瑶台,谁向江南处处栽。

雪满山中高士卧,月明林下美人来。

寒依疏影萧萧竹,春掩残香漠漠苔。

自去何郎无好咏,东风愁寂几回开。

《早梅》

李公明

东风才有又西风, 群木山中叶叶空。

只有梅花吹不尽, 依然新白抱新红。

《红梅》

苏轼

年年芳信负红梅, 江畔垂垂又欲开。

珍重多情关伊令, 直和根拨送春来。

《早梅》

柳宗元

早梅发高树,回映楚天碧。

朔风飘夜香,繁霜滋晓白。

欲为万里赠,杳杳山水隔。

寒英坐销落,何用慰远客。

《山园小梅》

林逋

众芳摇落独暄妍,占尽风情向小园。

疏影横斜水清浅,暗香浮动月黄昏。

霜禽欲下先偷眼,粉蝶如知合断魂

幸有微吟可相狎,不须擅板共金樽。

《梅花》

蒋维翰

白玉堂前一树梅, 今朝忽见数花开。

几家门户重重闭, 春色如何入得来?

《雪梅》(其一)

卢梅坡

梅雪争春未肯降, 骚人搁笔费评章。

梅须逊雪三分白, 雪却输梅一段香

《雪梅》(其二)

卢梅坡

有梅无雪不精神,有雪无诗俗了人。

日暮诗成天又雪,与梅并作十分春。

《梅花》

王安石

墙角数枝梅, 凌寒独自开。

遥知不是雪, 为有暗香来。

《早梅》

张谓

一树寒梅白玉条,迥临林村傍溪桥。

不知近水花先发,疑是经春雪未销。

《卜算子·咏梅》

毛泽东

风雨送春归,飞雪迎春到。

已是悬崖百丈冰,犹有花枝俏。

俏也不争春,只把春来报。

待到山花烂漫时,她在丛中笑。

《卜算子•咏梅》

陆游

驿外断桥边,寂寞开无主。

已是黄昏独自愁,更著风和雨。

无意苦争春,一任群芳妒。

零落成泥碾作尘,只有香如故。

《墨梅》

王冕

我家洗砚池边树,朵朵花开淡墨痕。

不要人夸好颜色,只留清气满乾坤。

《墨梅》

居简

莫恨丹青废画工,不须求异只须同。

玉容不及寒鸦色,故托缁尘异汉宫。

《早梅》

齐已

万木冻欲折,孤根暖独回。

村前深雪里,昨夜一枝开。

墨梅

张臬

山边幽谷水边村,曾被疏花断客魂。

犹恨东风无意思,更吹烟雨暗黄昏。

墨梅

赵秉文

画师不作粉脂面,却恐傍人嫌我直。

相逢莫道不相识,夏馥从来琢玉人。

忆梅

李商隐

定定住天涯, 依依向物华。

寒梅最堪恨, 常作去年花。

白梅

王冕

冰雪林中著此身,不同桃李混芳尘。

忽然一夜清香发,散作乾坤万里春。

王琪

不受尘埃半点侵,竹篱茅舍自甘心。

只因误识林和靖,惹得诗人说到今。

与薛肇明弈棋赌梅花诗输一首

王安石

华发寻春喜见梅,一株临路雪倍堆。

凤城南陌他年忆,香杳难随驿使来。

贡性之

眼前谁识岁寒交,只有梅花伴寂寥。

明月满天天似水,酒醒听彻玉人箫。

梅花落

隆冬十二月,寒风西北吹。

独有梅花落,飘荡不依枝。

留恋逐霜彩,漫步下冰斯。

何当与春日,共映芙蓉词。

十一月中旬至扶风界见梅花

李商隐

匝路亭亭艳,非时袅袅香。

素娥惟与月,青女不饶霜。

赠远虚盈手,伤离适断肠。

为谁成早秀?不待作年芳。

寒夜

杜耒

寒夜客来茶当酒, 竹炉汤沸火初红。

寻常一样穸前月,才有梅花便不同。

雪后梅盛开折置灯下 曾几

满城桃李望东君,破蜡红梅未上春。

窗几数枝逾静好,园林一雪碧清新。

暗香疏影

姜夔

辛亥之冬,予载雪诣石湖。止既月,授简索句,且征新声,作此两曲。石湖把玩不已,使工妓隶习之,音节谐婉,乃名之曰《暗香》《疏影》。

暗香

旧时月色,算几番照我,梅边吹笛。唤起玉人,不管清寒与攀摘。何逊而今渐老,都忘却春风词笔。但怪得竹外疏花,香冷入瑶席。

江国,正寂寂。叹寄与路遥,夜雪初积。翠尊易泣,红萼无言耿相忆。长记曾携手处,千树压西湖寒碧。又片片、吹尽也,几时见得。

疏影

苔枝缀玉,有翠禽小小,枝上同宿。客里相逢,篱角黄昏,无言自倚修竹。 昭君不惯胡沙远,但暗忆 、江南江北。想佩环、月夜归来,化作此花幽独。

犹记深宫旧事,那人正睡里,飞近蛾绿。莫似春风,不管盈盈,早与安排金屋。还教一片随波去,又却怨、玉龙哀曲。等恁时、重觅幽香,已入小窗横幅。

孤雁儿

李清照

世人作梅词,下笔便俗。予试作一篇,乃知前言不妄耳。

藤床纸帐朝眠起,说不尽、无佳思。沈香烟断玉炉寒,伴我情怀如水。笛声三弄,梅心惊破,多少春情意。

小风疏雨萧萧地,又催下、千行泪。吹箫人去玉楼空,肠断与谁同倚?一枝折得,人间天上,没个人堪寄。

临江仙梅

李清照

庭院深深深几许,云窗雾阁春迟,为谁憔悴损芳姿。夜来清梦好,应是发南枝。玉瘦檀轻无限恨,南楼羌管休吹。浓香吹尽有谁知,暖风迟日也,别到杏花肥

殢人娇后亭梅开有感

李清照

玉瘦香浓,檀深雪散,今年恨探梅又晚。江楼楚馆,云间水远。清昼永,凭栏翠帘低卷。坐上客来,尊前酒满,歌声共水流云断。南枝可插,更须频剪,莫待西楼,数声羌管。

渔家傲 李清照

雪里已知春信至,寒梅点缀琼枝腻,香脸半开娇旖旎,当庭际,玉人浴出新妆洗。

造化可能偏有意,故教明月玲珑地。共赏金尊沉绿蚁,莫辞醉,此花不与群花比。

玉楼春红梅

李清照

红酥肯放琼苞碎,探著南枝开遍末?不知酝藉几多时,但见包藏无限意。

道人憔悴春窗底,闷损阑干愁不倚。要来小看便来休,未必明朝风不起。

六幺令

晏几道

雪残风信, 悠扬春消息, 天涯倚楼新恨 ,杨柳几丝碧 ,还是南云雁少。 锦字无端的 ,宝钗瑶席 ,彩弦声里 ,拚作尊前未归客。遥想疏梅此际 ,月底香英白 ,别后谁绕前溪, 手拣繁枝摘 。莫道伤高恨远 ,付与临风笛 ,尽堪愁寂 ,花时往事 ,更有多情个人忆。

蝶恋花

欧阳修

帘幕东风寒料峭,雪里香梅,先报春来早。红蜡枝头双燕小,金刀剪彩呈纤巧。

旋暖金炉薰蕙藻。酒入横波,困不禁烦恼。绣被五更春睡好,罗帏不觉纱窗晓。

梅花引 荆溪阻雪

蒋捷

白鸥问我泊孤舟 是身留,是心留?心若留时,何事锁眉头?风拍小帘灯晕舞,对闲影,冷清清,忆旧游。

旧游旧游今在不?花外楼,柳下舟。梦也梦也,梦不到,寒水空流。漠漠黄云,湿透木棉裘。都道无人愁似我,今夜雪,有梅花,似我

早 梅

张谓

一树寒梅白玉条,回临村路傍溪桥。

不知近水花先发,疑是经冬雪未销。

早梅

齐已

万木冻欲折,孤根暖独回。

村前深雪里,昨夜一 枝开。

墨 梅 张臬

山边幽谷水边村,曾被疏花断客魂。

犹恨东风无意思,更吹烟雨暗黄昏。

王琪

不受尘埃半点侵,竹篱茅舍自甘心。

只因误识林和靖,惹得诗人说到今。

香色俱佳 别具一格——谈王安石《梅花》

墙角数枝梅,凌寒独自开。

遥知不是雪,为有暗香来。

梅花,香色俱佳,独步早春,具有不畏严寒的坚强性格和不甘落后的进取精神,因而历来为诗人们所吟咏,所歌颂。在我国古代为数众多的咏梅诗中,王安石的《梅花》堪称一首饶有特色、脍炙人口的佳作。

这首咏梅诗吟咏的是早春之梅。全诗虽仅4句20字,却较为形象地刻画了早春梅花的神韵和香色。前两句“墙角数枝梅,凌寒独自开”,写颇有寒意的早春时节,万物皆未萌芽,唯独墙角数枝梅花迎寒绽开。这两句写梅花,不绘其形,而传其神。“墙角”二字点明地点;“独自开”与“数枝梅”相照应,传递了梅先天下春的信息;“凌寒”二字交代时间,突出了春梅于严寒中傲然怒放的性格特征。不过,这两句诗写梅花不畏严寒傲然怒放,并非首创。在此之前,已有别的诗加以描绘了。如南朝陈诗人谢燮的《早梅》诗:“迎春故早发,独自不疑寒。畏落众花后,无人别意看”,紧扣一个“早”字,用表现人的心理状态的“疑”与“畏”字写梅花,使之人格化,从而惟妙惟肖地反映了其傲霜斗雪迎春的高尚品格。

较之前两句,后两句“遥知不是雪,为有暗香来”写梅花的香色,则写得较为新颖别致。“遥知不是雪”,着眼于人们的视觉形象,含蓄地写梅花的纯净洁白。尽管这句诗否定了诗人于远处所看到的墙角凌寒独自绽开的数枝梅花是雪,但它实际上曲折地反映了梅白似雪的色彩。试想,假如这梅花不是白的,而是红的或是其他颜色,诗人会由此而联想到雪吗?正因为梅花似雪,唐代诗人张谓的《早梅》诗句“不知近水花先发,疑是经冬雪未消”,以错把梅枝当作雪枝来反映白梅早发、皎洁似雪的特点,才给人以“错”而无误,“错”中见奇之感。

“遥知不是雪”这句诗,不仅含蓄地写梅花的纯净洁白,也间接地交代前两句中所写的迎寒怒放的“墙角数枝梅”实为诗人从远处隐隐约约中所见,且与诉诸人们嗅觉的下句“为有暗香来”一道写梅花的香色,诗句之间具有内在联系,显示出全诗结构的严谨。

诗人写梅香,没有借助任何形容词,亦未泼墨如云,大肆渲染,而是以“看似寻常最奇崛”(王安石语)的“遥知”这两句诗巧妙自然地出之。这两句诗之间具有因果关系。正因为有梅花的香气从远处袭来,才使诗人“遥知不是雪”。倘若梅花无香气,则诗人从远处隐隐约约看到的“墙角数枝梅”,是难免把它错当作雪枝的。以互为因果的两句诗写梅花,收到了香色俱佳的艺术效果,与张谓的《早梅》诗句有异曲同工之妙。

当然,“遥知”两句诗也未必是实写诗人于远处闻到梅花的香色,从而得出是梅非雪的结论,而只是虚写,极言梅花的香气之浓。

如果说,这首《梅花》诗所吟咏的梅花,不仅让人领略到其凌寒怒放的神韵,而且给人留下它香色俱佳、别具一格的鲜明印象,那么,这首诗本身也就如同它所吟咏的梅花,令人赏心悦目,获得艺术美的享受。

附:现代人《咏梅诗》

傲骨敢为天下先,不与国色争尊严。

清香飘溢冰雪里,迎来春色满人间。

——(上海)张志真

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