吉大盧曉峰課題組｜製備新型FeMnO3納米粒子填充的聚吡咯納米管

導語

酶催化是一類介於均相和非均相之間的具有非常高的催化活性和選擇性的催化反應。 近年來， 納米技術的發展為酶催化領域提供了越來越多的機遇。 作為一種新型的催化劑， 納米材料模擬酶（納米酶）相對于天然酶具有催化活性可調、環境穩定性優異、製備簡單、成本低等優點， 因此得到了快速的發展。 最近， 吉林大學盧曉峰課題組在導電高分子基複合納米結構材料納米酶催化領域取得了一系列重要進展， 製備了一系列高效導電高分子基複合納米酶催化劑材料， 發現了其類酶催化反應的協同增強效應，

並將其應用在了多種目標分子的高靈敏檢測上（Chem. Commun., 2018, DOI: 10.1039/c8cc01574k; Mater. Chem. Front., 2018, 2, 768-774; Sci. China Mater., 2018, DOI: 10.1007/s40843-018-9235-3; J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 7465-7471; Dalton Trans., 2017, 46, 11171-11179; Part. Part. Syst. Charact. 2017, 34, 1600233; ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016, 8, 1041-1049）。

盧曉峰教授簡介

盧曉峰， 吉林大學化學學院教授， 博士生導師。 2003年畢業于吉林大學化學學院化學專業， 獲得學士學位。 2007年畢業于吉林大學高分子化學與物理專業， 獲得博士學位， 隨後在美國聖路易斯華盛頓大學從事博士後研究， 2008年開始在吉林大學化學學院任教。 多次獲得國家自然科學基金、教育部霍英東教育基金以及吉林省自然科學基金等專案的資助， 已在Prog. Polym. Sci., Adv. Mater., Small, Chem. Commun., J. Mater. Chem. A等雜誌發表SCI學術論文150余篇， 文章被SCI他引4000多次。 共同主持編寫“有機納米功能材料-高壓靜電紡絲技術與納米纖維”一書（王策，

盧曉峰等著）。 任中國複合材料學會超細纖維複合材料分會副主任委員。 2011年獲得吉林省自然科學學術成果獎二等獎（第一完成人）， 2015年獲得吉林省科學技術獎（自然科學）一等獎（第二完成人）。 主要研究領域為：（1）高壓靜電紡絲技術與納米纖維材料；（2）導電高分子及其複合納米材料；（3）納米材料在催化、能源和環境領域的應用。

前沿科研成果：FeMnO3納米粒子填充的聚吡咯納米管的可控制備、協同增強類過氧化物酶活性及其對谷胱甘肽的高靈敏檢測

吉林大學盧曉峰教授課題組在導電高分子基複合納米結構材料的類酶催化研究方面做了一系列的研究工作。 最近，

他們採用靜電紡絲技術結合原位氣相聚合和刻蝕同時進行的策略製備了一種新型的FeMnO3納米粒子填充的聚吡咯納米管。 這種納米管中封裝納米粒子的結構具有高比表面積、低密度、多活性位元點等優勢。 在催化領域中， 該結構還可以為某些連續反應提供納米級的反應室， 能夠有效避免活性組分的團聚以及額外的分離提純過程。 另外， 這種導電高分子納米管內封裝無機納米粒子材料對類過氧化物酶催化反應展現出了較強的協同增強效應。

作者結合靜電紡絲技術與高溫煆燒法製備出了FeMnO3納米纖維， 此材料具備一定的氧化性， 在酸性條件下能使吡咯單體發生聚合。 FeMnO3納米纖維作為範本及氧化劑， 在導電高分子原位聚合的同時會發生刻蝕，

纖維逐漸分解成為納米粒子， 聚吡咯殼層伴隨形成。 通過改變氣相聚合的反應時間， 可以有效地調控聚吡咯殼層的厚度以及FeMnO3納米粒子在管腔中的填充密度（圖1）。 這種通過原位刻蝕和聚合同時進行的技術在導電高分子納米管管內製備無機納米粒子的方法具有普適性， 而且製備簡單、成本低、易推廣， 可以在很多領域中得到廣泛應用。

接下來，作者對材料的類過氧化物酶催化性質進行了探究，可以看到FeMnO3納米纖維的催化活性並不突出，但是與導電高分子複合後，材料的催化性質發生顯著加強。其中反應時間為120 min的複合材料具有典型的管中納米粒子結構，其展現出了最優的類酶活性，相比FeMnO3納米纖維基底其催化活性提升了五倍（圖2）。

圖2：類過氧化物酶催化性質測試

利用該材料固有的類過氧化物酶性質，作者探究了其在谷胱甘肽（GSH）的高靈敏檢測中的應用。利用該材料構築的檢測體系對GSH的檢測限低至36 nM，優於多數基於類酶催化反應體系對GSH檢測的報導。在與多種氨基酸及離子的選擇性比較實驗中，材料也展現出了較好的選擇性。另外，該體系對GSH的檢測還可以應用於人體血清樣本的實際檢測中，具有精確度高、重複性好的優點，展現出了其在生物檢測領域的潛在應用。

圖3：谷胱甘肽檢測限測試

相關工作得到國家自然科學基金專案的支援。博士生遲茂強為第一作者，盧曉峰教授為通訊作者。

原文連結：http://www.chembeango.com/news/art?id=18840

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接下來，作者對材料的類過氧化物酶催化性質進行了探究，可以看到FeMnO3納米纖維的催化活性並不突出，但是與導電高分子複合後，材料的催化性質發生顯著加強。其中反應時間為120 min的複合材料具有典型的管中納米粒子結構，其展現出了最優的類酶活性，相比FeMnO3納米纖維基底其催化活性提升了五倍（圖2）。

圖2：類過氧化物酶催化性質測試

利用該材料固有的類過氧化物酶性質，作者探究了其在谷胱甘肽（GSH）的高靈敏檢測中的應用。利用該材料構築的檢測體系對GSH的檢測限低至36 nM，優於多數基於類酶催化反應體系對GSH檢測的報導。在與多種氨基酸及離子的選擇性比較實驗中，材料也展現出了較好的選擇性。另外，該體系對GSH的檢測還可以應用於人體血清樣本的實際檢測中，具有精確度高、重複性好的優點，展現出了其在生物檢測領域的潛在應用。

圖3：谷胱甘肽檢測限測試

相關工作得到國家自然科學基金專案的支援。博士生遲茂強為第一作者，盧曉峰教授為通訊作者。

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