前言

酶联免疫吸附试验(ELISA)是基于抗体和抗原之间高度特异性的相互作用而建立的。由于其灵敏度高、操作简便等优点，酶联免疫吸附试验作为一种极其强大的工具，已被广泛应用于多个领域。然而，传统酶联免疫吸附分析中使用的天然酶通常存在一些固有的缺点，如催化稳定性低、制造成本高、生产复杂、苛刻条件下的催化活性低，在一定程度上阻碍了酶联免疫吸附分析的适用性。为了克服天然酶的缺点，人们付出了巨大的努力来开发成本更低、稳定性更高的酶模拟物，以提高传统酶模拟物的性能。纳米材料具有内在的酶模拟催化活性，即纳米酶。与天然酶相比，纳米酶具有许多显著的优点，作为传统酶联免疫吸附法中天然酶的替代物，纳米酶极大地提高了酶联免疫吸附法的检测性能，包括灵敏度、稳定性和准确性。到目前为止，已经成功开发了多种纳米酶。虽然纳米酶的研究在过去十年中取得了很大进展，但与天然酶相比，现有的纳米酶催化活性类别相对单调，主要包括水解酶和氧化还原酶。

研究内容

在陕西科技大学的最新研究中，制备的具有固有漆酶样催化活性的LM纳米酶被用作构建针对α-乳清蛋白120 (α-LA)的纳米酶联免疫吸附试验的催化标记(方案1)。在这种纳米ELISA中，检测抗体修饰的LM纳米酶发挥了双重作用:特异性识别和信号产生。由于其优异的漆酶样催化活性，LM纳米酶可以催化底物2，4-DP的氧化，在氧气存在下产生氧化产物，通过产生的氧化产物与4-AP的氧化偶联促进显色反应。在氧化偶联反应过程中，生成了一种明显的红色产物。由于其易于操作、无处不在和便于携带的特点，智能手机近年来被广泛用作方便的分析设备，为食品安全领域开发基于智能手机的光学分析。为了实现α-乳酸的快速和便携式检测，采用智能手机作为检测器，处理器与纳米酶联免疫吸附试验相结合，设计了一个新的便携式集成系统。

实验方法

受天然漆酶催化活性中心结构的启发，以谷胱甘肽(GSH)和氯化铜(II)为前体，通过简便的水热法制备了具有优异催化活性的新型漆酶模拟物(LM纳米酶)。揭示了LM纳米酶的催化活性中心结构，它是由大量的铜(ⅰ)和铜(ⅱ)与巯基/氨基配位构成的。提出了LM纳米酶的可能的催化机理。与天然漆酶相似，制备的LM纳米酶能催化2，4-二氯苯酚 (2，4-DP)与4-氨基安替比林(4-AP)的氧化偶联反应，产生明显的红色产物。与天然漆酶相比，LM纳米酶具有稳定性好、成本低、催化活性强、底物亲和力强等突出优点。基于其优异的性能，在传统的酶联免疫吸附试验(ELISA)中，LM 纳米酶被用作天然酶的强有力的替代物，以建立基于纳米酶的针对α-乳清蛋白(变应原性蛋白质)的ELISA。

基于纳米酶的免疫分析与智能手机集成系统检测α-乳酸的示意图。

对于LM纳米酶的XPS光谱

自由铜离子与LM 纳米酶类漆酶催化活性比较的对照实验。

结论

受天然漆酶催化活性中心结构的启发，通过一种简单的策略成功地制备了一种新的具有优良漆酶样活性的LM纳米酶。制备的LM纳米酶具有比天然漆酶更高的催化活性和更好的稳定性，并表现出良好的可回收性。此外，以2，4-二聚磷酸为底物，提出了一种可能的LM纳米酶催化机理。谷胱甘肽和氯化铜是合成LM纳米酶的前体，具有成本低、易得和环境友好的特点。此外，用谷胱甘肽和CuCl 2制备的LM纳米酶表面具有丰富的-NH 2基团，这赋予它们良好的生物相容性，从而有利于修饰纳米酶上的抗体以构建基于纳米酶的ELISA。利用LM纳米酶的优越性能，通过LM纳米酶介导的2，4-二磷酸腺苷和4-磷酸腺苷的显色反应，建立了一种新的基于纳米酶的灵敏特异检测α-乳酸的酶联免疫吸附试验。基于纳米酶的免疫测定与智能手机的集成系统提供了快速、可靠和灵敏的检测，检出限低至0.056纳克/毫升，在食品样品中也表现良好。此外，这项工作扩大了它们在痕量分析物便携式测定中的应用。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112776。