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Intrinsic peroxidase-like activity of ferromagnetic nanoparticles

这篇文章的大概内容及全文已经贴在版面上了，刚好，我老板让我讲了这篇文献，感觉该文的工作有些突破性，因此在这里再与大家分享，自己在阅读这篇文章的同时，感觉存在一些问题，在下面会一一指出，如有什么意见或建议，还望高人点出！
LIZENG GAO1,2,3†, JIE ZHUANG1,2,3†, LENG NIE3,4, JINBIN ZHANG1,2,3, YU ZHANG5, NING GU5,
TAIHONG WANG4, JING FENG1,2, DONGLING YANG1,2, SARAH PERRETT1* AND XIYUN YAN1,2*
Nature nanotechnology ，2007，2，577
Abstract：Nanoparticles containing magnetic materials, such as magnetite (Fe3O4), are particularly useful for imaging and separation techniques. As these nanoparticles are generally considered to be biologically and chemically inert, they are typically coated with metal catalysts, antibodies or enzymes to increase their functionality as separation agents. Here, we report that magnetite nanoparticles in fact possess an intrinsic enzyme mimetic activity similar to that found in natural peroxidases, which are widely used to oxidize organic substrates in the treatment of wastewater or as detection tools. Based on this finding, we have developed a novel immunoassay in which antibody-modified magnetite nanoparticles provide three functions: capture, separation and detection. The stability, ease of production and versatility of these nanoparticles makes them a powerful tool for a wide range of
potential applications in medicine, biotechnology and environmental chemistry.

工作的创新点：首先打破人们的传统观念：以前认为MNP本身不具有过氧化物氧化酶的活性。本文发现Fe3O4具有较高的催化活性，并且结合MNP自身的特性，设计了一种免疫检测方法
具体工作：
[b]MNP活性的检测[/b]
[align=center][attach]1944[/attach][/align]通过在H2O2的条件下，催化substrate 3,3,5,5-tetramethylbenzidine (TMB)， di-azo-aminobenzene (DAB)
and o-phenylenediamine (OPD)，使之变色，证明其催化活性
并将其与HPR相比较，进一步证明其具有过氧化酶催化活性.

验证其活性是由MNP导致的，而不知其他原因！
[align=center][attach]1945[/attach][/align][color=red]个人觉得，这里有点问题，他是用先将MNP浸泡在与实验条件一致的缓冲溶液中，然后在溶液相去检测催化活性，发现铁含量很低，且催化活性很低，但实际实验中，进行的反应是动态平衡，因而MNP在酸性条件下，由于反应的驱动，溶液中Fe含量会增加，而且与后面中的机理解释：活性的原因是Fe2+的作用。所以我觉得这个地方存在问题！[/color]

[b]机理研究[/b]
这一块，只是按照前人的实验证明了它的机理：属于乒乓式机理！
[align=center][attach]1946[/attach][/align][b]证明MNP比过氧化物酶更适宜用于传感器材料[/b]
[b]实际用于免疫检测[/b]
[align=center][attach]1947[/attach][/align][align=left]设计了两种免疫检测的方法：按常规思路设计的方法以及综合MNP的多种性能的检测方法[/align][align=left][color=red]两种方法都具有检测抗原的能力，而第二种方法综合利用MNP的Capture、Magetic、catalytic性质。[/color][/align][align=left][color=red]自己觉得，第二种方法相对来说还复杂一点,并没有显示其advantage，不知看过这篇文章的人觉得怎样？[/color][/align]

[[i] 本帖最后由 hjlyyc 于 2007-09-29 14:23 编辑 [/i]]

首先打破人们的传统观念：认为MNP本身不具有过氧化物氧化酶的活性
不具有吗？
原文是这么说的吗？：we report that magnetite nanoparticles in fact possess an intrinsic enzyme mimetic activity similar to that found in natural peroxidases .......

有的实验不是复杂，而是为了证明什么！很多文章中做了红外还做紫外，还要做核磁，这是为啥？有的做了X衍射还要做选区电子衍射，甚至还要做AES或是XPS，这又是为啥？就是使得论证更加充分，使得不同实验结果能够相互吻合，这样的说服力才更强！
这里第二个方法就是证明这种MNP的确具有Capture、Magetic、catalytic的性质阿！

还有你说的什么铁含量增加之类的，不懂什么意思。。。

[quote]原帖由 [i]nanoworker[/i] 于 2007-09-29 14:12 发表 [url=http://www.nanost.net/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=51501&ptid=13732][img]http://www.nanost.net/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
首先打破人们的传统观念：认为MNP本身不具有过氧化物氧化酶的活性
不具有吗？
原文是这么说的吗？：we report that magnetite nanoparticles in fact possess an intrinsic enzyme mimetic activity similar to th ... [/quote]

多谢提出自己的意见，我写的时候有点马虎，是传统观念认为没有活性，本文发现MNP具有酶活性，这也是它的创新点

对于Fe含量的问题，是这样的，由于催化反应是个化学平衡，文中认为在静态条件下测得Fe含量很低，就说明催化活性是由MNP导致，但随着产物的生成，反应会向右进行，因而文章用静态的观点说明动态的例子，本身存在一些不合理性！而且我们的常识告诉我们Fe3O4在酸性条件下应该存在反应（pH=3.5），这个条件下，应该会产生Fe离子！而且文章解释机理的时候说Fe2+在酶催化中起主要作用（Fenton试剂），这也说明是离子的作用，所以我觉得文章证明是MNP其作用而不是渗透到溶液中的离子其作用这一部分好像不是很必要！有可能MNP的催化机理，就是先形成离子，在按fenton反应进行的！
对于用多种手段进行证明，我没说他是问题，我在文中说明，只想说明是证明部分，故不用自己的分析，感兴趣的可以自己去看！
而至于两种方法进行免疫检测，我只是觉得第一中第二种效果差不多，但是步骤比较复杂，不知其具备capture、magnetic这些到底有什么优越性！
可能这篇文章是你相关人的吧，我在这里瞎加评论，冒犯之处，请多包涵！
但因为论坛就是一个交流的机会，可能因我的水平有限，所以有不对之处，还请高人明示！
最后还有谢谢这位朋友，多加讨论，这样学术才有意义！

[[i] 本帖最后由 hjlyyc 于 2007-09-29 14:40 编辑 [/i]]

呵呵，本人和这篇文章的作者一点都不认识，更扯不上什么关系了！;P
我这回懂了一点你的意思了。但是你注意到那个随着MNP尺寸的减小其催化活性明显升高没有？这个很显然是纳米尺寸效应引起的而不是Fe2＋的作用，如果是这样的话，无论大小都会放出Fe2＋的阿！这样就不会有什么明显的活性差异吧！

回复 1# 的帖子

谢谢楼主分享，原文下载和新闻见本论坛
[url]http://www.nanost.net/bbs/thread-13008-1-1.html[/url]

回复 4# 的帖子

也怪我先写的不清楚！只是觉得兄弟说话有点急，所以有此一想！:lol
不过你从尺寸效应说明不是反应生成Fe2+导致的催化效果，我觉得更难说明啦！
朋友，不知又没想到过金属与酸的反应时，金属尺寸的大小与反应速率的关系，尺寸小，其表面积大，质子更容易吸附到金属表面，从而促进反应的进行，这也是纳米材料的尺寸效应导致的，而且文中也指出催化的效果是由于Fe2+造成的！
多谢朋友指教！

呵呵，就是。
我没有通看全文就在这里就事论事，有不足之处还多谢纠正！

回复 7# 的帖子

哪里，大家一起讨论问题，我觉得这个版面就应该办成这样，让我们有个一起讨论的机会！多谢兄弟支持！

大家讨论问题，鼓励鼓励。
关于Fe2+导致的催化， 其实参考生物体系存在的酶催化，HRP辣根过氧化物酶的催化机理，它里面催化主要是Fe2+，催化时Fe2+形成Fe3+，催化完成后在回到Fe2+，在蛋白中Fe始终是与氨基酸上的基团配位存在。在磁颗粒催化中，“先将MNP浸泡在与实验条件一致的缓冲溶液中，然后在溶液相去检测催化活性，发现铁含量很低，且催化活性很低”， 主要是说明催化是颗粒上的Fe完成的，不是Fe先释放到溶液中再进行催化反应的。结合后面的过碘酸氧化和硼氢化钠还原实验，氧化后Fe3+增多，催化活性降低，还原后Fe2+增多，催化活性升高，说明催化主要是磁颗粒上的Fe2+。估计催化时可能是颗粒上的Fe2+变为Fe3+即可，不一定要释放到溶液中。
催化的尺寸效益到时容易理解，在一定质量时，尺寸越小，整体表面积越大，催化能力就越强。但是比较一个颗粒时，大尺寸的粒子可能催化能力更强。
对于磁颗粒的捕获和检测，“第二种方法相对来说还复杂一点,并没有显示其advantage，”其实这个方法将是将抗原富集与检测整合为一个过程。做生物的可能会了解多些，当被检测样品中抗原的含量比较少时，一般需要将抗原初步纯化或者浓缩，才能进一步检测，步骤比较多，尤其是在实际应用时。

回复 9# 的帖子

多谢支持！
“催化时可能是颗粒上的Fe2+变为Fe3+即可，不一定要释放到溶液中”好像还是有问题的，因为本身这个反应就是在液相中进行的，而且颗粒表面的Fe2+应该与液相中的呈平衡态，液相中的Fe2+含量低，固体表面吸附的应该也不会很高！所以我觉得用静态的实验来证明只是固体颗粒的作用，有点牵强！
对于磁颗粒的捕获和检测，仔细看了一下，可能第二种存在一些优点，因为经过分离的颗粒体系中不存在抗原，这样可能在阵列中接上的都是有MNP的抗原，效率可能会高！但后面的图有看不懂拉，因为看起来第一种方法的强度更高，这个方面还是不太懂!还请高手指教！