铂及其二元金属纳米结构：模拟酶性质调控及生物检测应用

最近，随着一系列纳米颗粒类酶活性的发现，作为一类克服了天然酶固有缺陷的新型模拟酶体系，其可望在相关的化学、环境及生物（医学）检测中发挥新的作用。但纳米颗粒模拟酶特性发现时间不长，纳米颗粒尺寸、结构及表面物理化学性质与模拟酶表观动力学参数之间的内在关系还不清楚；另外，纳米颗粒模拟酶对底物的特异性还与天然酶相距甚远，随着相关研究的深入，其类酶催化特异性的研究将会很快提上日程。本项目以这两点为切入点，以铂及其二元金属纳米结构作为模型研究体系，通过调控颗粒结构、表面化学修饰和组成等实现特定酶活性的优化和不同酶活性之间的转化，建立纳米颗粒结构、表面性质与模拟酶表观动力学参数之间的内在联系，改善纳米颗粒模拟酶的特异性；在此基础上，进一步优化模拟酶探针的结构设计，发展稳定、可靠和高灵敏度的检测方法，为基于铂纳米结构的生物检测和生物医学应用提供指导。

贵金属纳米结构因其独特的光学性质在生化检测和疾病诊疗方面有潜在应用，是目前纳米诊疗领域的一个研究热点。与此同时，他们又具有优异的催化性能，从“模拟酶”的角度研究其催化活性，可望扩大其在生物医学领域的应用。在本项目中，我们系统研究了铂及其二元合金纳米结构可控合成、多重类酶活性及其调控；利用ESR技术研究了反应过程的中间体和最终产物；开展了基于类酶活性的生化和免疫检测。我们的研究表明，颗粒的尺寸和形貌对类酶活性调控至关重要。理论预测相同晶面条件下，钯的催化活性比铂高。实验上，铂在金纳米棒上的生长模式为岛状生长，得到小尺寸铂颗粒(<5nm)均匀分布在纳米棒上。其在室温下的类酶活性远高于层状生长的钯。金和银纳米棒在室温下的各种类酶活性则可以忽略。与铂颗粒合金化后可以实现铂颗粒类酶活性的调控，如PtAg合金纳米颗粒只具有类过氧化物酶活性，表明合金化是实现类酶活性调控的另一有效手段。此外，鉴于可调控的催化活性及比天然酶更高的稳定性和环境耐受性，基于铂基纳米结钩催化活性的检测方法灵敏度高、检测重复性好。总之，通过本项目的系统研究，我们实现了铂基纳米合金的可控制备，建立了基于ESR技术研究纳米颗粒类酶活性的技术体系，揭示了纳米颗粒组成、尺寸及形貌对其类酶活性的影响，为类酶活性调控和转换提供了基本依据。