林友辉：功能小分子-让人工酶变得智能

bianleng

天然酶是生物体内细胞产生的一种生物催化剂，具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。受到自然界酶催化的启发，人们开展了各种“取天然酶之长，避其所短”的酶模拟物研究。在过去的几十年中，研究人员已经设计构建了多种高度稳定、低成本且可替代天然酶的人工模拟物，并将其广泛应用在多个领域。迄今，“人工酶”已成为非常重要且令人兴奋的仿生化学分支。最近，纳米技术与生物学的融合极大地激发了科研人员设计和构建具有酶特性的功能性纳米材料的兴趣。人们通常将这类具有酶活性的纳米材料称为纳米酶。

作为一种典型的纳米酶，氧化铈纳米粒子（CeO2）由于含有Ce4+和Ce3+两种不同价态的离子，拥有许多独特的性质，且已证实具有多种模拟酶活性（包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、氧化酶等）。研究人员发现这些酶活性与铈离子的价态和溶液的pH密切相关，但对氧化铈的催化活性实现精确、有效的远程调控仍很难实现。

近日，厦门大学物理系的林友辉副教授提出了一种简单、有效且通用的光控方法来调控pH依赖的纳米酶活性。以氧化铈纳米粒子的氧化酶模拟活性为例，他们利用光激发2-硝基苯甲醛产生重排释放质子来调控溶液的pH值，进而实现了对其氧化酶活性的有效调控。该方法可以通过调节光照时间、光照强度等方式来精确调控模拟酶活性的强弱。例如，在中性条件下，氧化铈的氧化酶活性很弱，随着光照时间的延长，质子的释放量逐步增加，溶液的pH值逐渐降低，从而导致氧化酶活性逐渐增强（图二）。

图1. 光控人工酶活性原理：以四甲基联苯胺(TMB)作为底物，利用光诱导小分子2-硝基苯甲醛(2-NBA)释放质子来实现对氧化铈纳米粒子氧化酶模拟活性的有效调控。

该工作不仅可以精确地调控各种纳米酶的活性，而且为其它各类催化材料的活性智能调控提供了全新的途径，由林友辉副教授指导。实验部分主要由硕士研究生王晓培（第一作者）完成。该研究得到国家自然科学基金面上项目（21771150）、青年基金项目（21401154）等项目的资助。

该论文作者为：Xiaopei Wang, Ao Gong, Wenhao Luo, Haiqing Wang, Changxu Lin, Xiang Yang Liu and Youhui Lin

Remote activation of nanoparticulate biomimetic activity by light triggered pH-jump

Chem. Commun., 2018, 54, 8641, DOI: 10.1039/C8CC04279A