摘要 采用溶劑熱法合成了具有類過(guò)氧化物酶活性的鐵基γ-環(huán)糊精納米粒子（Fe-γ-CD），并基于此構(gòu)建了簡(jiǎn)單、靈敏測(cè)定肌氨酸（SAR）的比色傳感方法。Fe-γ-CD 可催化過(guò)氧化氫（H2O2）氧化無(wú)色的3，3′，5，5′-四甲基聯(lián)苯胺（TMB），生成藍(lán)色的氧化態(tài)TMB（oxTMB），在652 nm 處有強(qiáng)吸收峰。考察了反應(yīng)條件對(duì)Fe-γ-CD催化的TMB-H2O2 顯色反應(yīng)的影響，并進(jìn)行了催化機(jī)理和穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， Fe-γ-CD 催化H2O2 產(chǎn)生羥基自由基、單線態(tài)氧和超氧自由基，這些活性氧物種進(jìn)一步氧化TMB，此催化反應(yīng)歷程遵循典型的Michaelis-Menten 動(dòng)力學(xué)模型。SAR 在肌氨酸氧化酶（SOx）催化下可水解產(chǎn)生H2O2，具有類過(guò)氧化物酶活性的Fe-γ-CD 催化H2O2 氧化TMB，使得溶液顏色變藍(lán)，并且在652 nm 處的吸光度增加，吸光度升高程度與SAR 的濃度有關(guān)，由此可對(duì)SAR 濃度進(jìn)行定量檢測(cè)。本方法的線性檢測(cè)范圍為1.0～70.0 μmol/L，檢出限為0.46 μmol/L（S/N=3），并具有良好的特異性。將本方法用于血清中SAR 含量的測(cè)定，結(jié)果令人滿意。

關(guān)鍵詞 鐵基γ-環(huán)糊精納米粒子；肌氨酸；過(guò)氧化氫；比色

肌氨酸（Sarcosine， SAR）是膽堿代謝為甘氨酸過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，人體內(nèi)SAR 濃度異常會(huì)誘發(fā)腎功能衰竭、肌氨酸血癥和前列腺癌等多種疾病。目前， SAR 已被證實(shí)可作為早期前列腺癌的臨床標(biāo)志物，相比于前列腺特異性抗原測(cè)試， SAR 的差異表達(dá)能夠更準(zhǔn)確地區(qū)分前列腺癌的不同發(fā)病階段[1-3]。因此，建立簡(jiǎn)單、高效和靈敏的SAR 檢測(cè)方法對(duì)于相關(guān)疾病診斷和人體健康監(jiān)測(cè)具有重要意義。

目前，研究者已將色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[4-6]、微分遷移率分析-質(zhì)譜聯(lián)用[7]和毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用[8]等技術(shù)用于SAR 的定量檢測(cè)。這些方法的靈敏度和準(zhǔn)確性較高，但所用儀器昂貴，樣品處理過(guò)程復(fù)雜，并且需要專業(yè)的操作人員。肌氨酸氧化酶（SOx）可以催化O2 氧化SAR，產(chǎn)生甘氨酸、甲醛和過(guò)氧化氫（H2O2）?；趯?duì)O2 消耗量或H2O2 生成量的測(cè)定，研究者開(kāi)發(fā)了更簡(jiǎn)便、快捷的SAR 間接檢測(cè)方法，如電化學(xué)法[9-11]、表面增強(qiáng)拉曼散射法[12]、熒光法[13-15]和比色法[16-19]等。其中，比色法由于操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低和結(jié)果可視化等優(yōu)勢(shì)，在SAR 檢測(cè)過(guò)程中廣泛應(yīng)用。目前報(bào)道的比色法主要基于SOx 與辣根過(guò)氧化物酶（HRP）或其模擬酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行SAR 檢測(cè)，其原理如下：SOx 催化SAR 氧化產(chǎn)生H2O2， H2O2 進(jìn)一步在過(guò)氧化物酶的催化下氧化顯色底物，輸出比色信號(hào)。但是，天然的HRP 難以循環(huán)利用且易失活，研究者利用聚合物將HRP 與SOx 共同固定在試紙上，構(gòu)建了較穩(wěn)定和靈敏的SAR 檢測(cè)方法，檢出限（LOD）低至0.6 μmol/L[18]。利用理化性質(zhì)更穩(wěn)定且可大量制備、活性易調(diào)控、種類多樣、成本低的納米酶，可構(gòu)建更簡(jiǎn)便且穩(wěn)定的SAR 比色檢測(cè)體系。目前，大多數(shù)納米酶的催化活性低于天然HRP，導(dǎo)致SAR 檢測(cè)靈敏度不高。為了滿足實(shí)際樣品中低濃度SAR 檢測(cè)的需求，多數(shù)基于納米酶的SAR 比色檢測(cè)法仍需對(duì)酶進(jìn)行固定化以產(chǎn)生限域效應(yīng)[19]，或者以高消光系數(shù)的貴金屬納米棒為顯色底物[17]來(lái)提高靈敏度，但是同時(shí)也增加了操作難度和檢測(cè)成本。

鐵基納米酶是最早被發(fā)現(xiàn)具有類過(guò)氧化物酶活性的納米酶[20]，因具有低成本、高效且催化性能易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，在生物傳感領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[21]。目前，已經(jīng)報(bào)道的鐵基類過(guò)氧化物納米酶包括金屬氧/硫化物、金屬-有機(jī)框架（MOF）和單原子納米酶等[21-23]。Xu 等[24]以三磷酸腺苷活化的Fe3O4@MIL-100（Fe）為類過(guò)氧化物酶，通過(guò)對(duì)H2O2 的檢測(cè)而實(shí)現(xiàn)膽固醇的間接檢測(cè)；Xu 等[25]將葡萄糖氧化酶固定在具有類氧化酶活性的Fe-MOF 上，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖的檢測(cè)。盡管如此，采用簡(jiǎn)便方法獲得催化活性高、穩(wěn)定且分散性良好的鐵基納米酶仍具有挑戰(zhàn)性。環(huán)糊精（CD）含有豐富的官能團(tuán)且分子內(nèi)部存在空腔，可以結(jié)合或包埋多種無(wú)機(jī)納米粒子，賦予材料較高的穩(wěn)定性和水溶性[26]。Salvatore等[27]通過(guò)光照β-CD和Pt 鹽獲得了小尺寸、高水溶性的β-CD 保護(hù)的Pt 納米粒子；Setareh 等[28]以α-、β-和γ-CD 為保護(hù)劑、NaBH4 為還原劑，合成了α-、β-和γ-CD 保護(hù)的銀納米粒子，其中， γ-CD 保護(hù)的銀納米粒子具有更優(yōu)異的穩(wěn)定性。然而， CD 保護(hù)的鐵基納米酶及其生物傳感應(yīng)用鮮有報(bào)道。

本研究以六水合氯化鐵（FeCl3·6H2O）和γ-CD 為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶劑熱法一步合成了具有優(yōu)異類過(guò)氧化物酶活性的鐵基γ-環(huán)糊精納米粒子（Fe-γ-CD）。Fe-γ-CD 可催化H2O2 產(chǎn)生羥基自由基（·OH）、單線態(tài)氧（1O2）和超氧自由基（O2·–），這些強(qiáng)氧化性的活性氧物種（ROS）可將無(wú)色3，3′，5，5′-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）氧化為藍(lán)色產(chǎn)物。由于H2O2 可通過(guò)SOx 催化SAR 水解產(chǎn)生， Fe-γ-CD 催化的H2O2-TMB 顯色反應(yīng)可用于SAR 的比色檢測(cè)。本方法檢測(cè)靈敏度高且特異性好，可用于血清中SAR 濃度的測(cè)定。