近日，北京市农林科学院林业果树研究所栽培研究室在中科院1区，TOP期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF: 9.224）上以封面形式发表了题为“Alkaline-Stable Peroxidase Mimics based on Biological metal–Organic frameworks for Recyclable Scavenging of Hydrogen Peroxide and Detecting Glucose in Apple Fruits”的研究论文。该研究通过设计合成具有结构互变性质的生物金属有机骨架材料，构建了一种用于酸碱响应的模拟酶，具有较高的灵敏性、选择性与循环利用性，可用于果实中葡萄糖的定量检测，为绿色可持续生物分析材料研发提供了新思路。
金属有机骨架材料（MOFs）因具有特定的框架构造与可变换的结构单元而具备性质可调节的特点，因而被广泛应用于生物学研究中。基于MOFs构建的生物模拟酶具有很强的选择性，可作为诸多生物学检测的特定探针。然而，在应用过程中，MOFs的结构易受破坏，导致性能折损，降低效率，更多地被“一次性”使用，加大应用成本。因此，亟待开发可循环利用的MOFs基模拟酶，以提升效率、降低成本。
本研究利用植物生长调节剂与Cu2 配位的方式，设计合成了一种“双核四叶浆轮”型零维MOFs材料。该材料对H2O2具有很强的响应性，与之反应后“双核四叶浆轮”分解为“单核双叶浆轮”，紫外吸收波长由566 nm红移到630 nm，完成H2O2检测。此外，“单核双叶浆轮”遇碱后可重新形成“双核四叶浆轮”结构，使这两种物质之间可进行结构互变，利用该现象可实现材料的循环利用。
进一步，利用纳米载药技术，可将上述材料封装在尺寸≤50 nm纳米微球中，增加比表面积，可提升检测过程的稳定性与准确性。通过葡萄糖氧化酶的配合，该纳米材料可实现葡萄糖的定量检测，检测限为 1.93 μM，具有较强的选择性、抗干扰性与稳定性。同时，利用稀氨水可实现该纳米材料的循环利用，5次循环后检测活性可保持在90%以上。对“嘎啦”与“富士”两种苹果的果实进行葡萄糖含量检测，加标回收率为99.4%~105.8%，相对标准偏差＜5%，测定结果与HPLC结果相近。
我所张军科研究员为该论文的通讯作者，杨雨璋助理研究员与国电河北电科院宫云茜工程师为共同第一作者，我院为第一通讯单位。该研究得到了国家重点研发计划（2019YFD1000100），国家自然科学基金（22005037）和国家现代农业产业技术体系（CARS-27）的资助。
日期：2022-08-19
