北京化工大学陈旭课题组报道了一种基于N-芴基甲氧基羰基-二苯丙氨酸（Fmoc-FF）自组装水凝胶过程中封装Pt 纳米颗粒（Pt NPs）的异质Pt-Fmoc-FF水凝胶。Fmoc-FF水凝胶可以显着增强Pt NPs在中性甚至碱性条件下的类氧化物酶和类过氧化物酶活性，联合Fmoc-FF水凝胶固有的抗菌活性，该复合水凝胶在中性环境中实现了高效抗菌。
图1 Fmoc-FF 水凝胶、Pt NPs、Pt-Fmoc-FF水凝胶在不同pH值和存在或不存在H2O2条件下氧化TMB (0.8 mmol/L)的照片（a）及相对活性图（b）。（c）Pt NPs和Pt-Fmoc-FF水凝胶作为类过氧化氢酶催化3 mmol/L H2O2在不同pH值下产生的O2含量变化图（反应时间：10 分钟）。（d）Pt NPs和Pt-Fmoc-FF水凝胶在中性条件下的类酶活性示意图（OXD-like：类氧化物酶，POD-like：类过氧化物酶，CAT-like：类过氧化氢酶）。 具有类氧化酶和类过氧化物酶活性的纳米酶能够催化O2或H2O2以生成具有毒性的活性氧簇（ROS），因此其在化学动力学抗菌领域中具有广阔的应用前景。但是，大多数纳米酶的活性在酸性环境（pH 3.0-5.0）表现最佳，然而细菌系统的pH接近中性，甚至一些慢性病创面的微环境呈微碱性（糖尿病创面pH>8.0），这阻碍了纳米酶在抗菌领域及其他生物系统中的广泛应用。 为了解决这一问题，北京化工大学陈旭课题组通过在Fmoc-FF自组装水凝胶过程中封装Pt NPs形成了异质Pt-Fmoc-FF水凝胶。相对于Pt NPs，在pH7.0时Pt-Fmoc-FF水凝胶表现出6倍增强的类氧化物酶活和26倍增强的类过氧化物酶活。如此优异的类氧化物酶和类过氧化物酶活性可能归因于Fmoc-FF中F在中性条件下解离产生的氢质子（H+)，它为Pt NPs提供了酸性微环境，并在中性甚至碱性pH值下激活两种类酶活性。Pt-Fmoc-FF水凝胶在较宽的pH值（2.2～10.0）范围内具有类氧化物酶和类过氧化物酶活性，打破了pH的限制。此外，在这项工作中作者发现Pt-Fmoc-FF水凝胶相对于Pt NPs在中性及碱性条件下具有降低的类过氧化氢酶，避免H2O2产生无毒的O2，增强了其杀菌效果。作者通过将Fmoc-FF水凝胶作为载体封装各种类型和尺寸的纳米酶，在中性及碱性条件下实现了对其他常见的类氧化物酶（MnO2纳米片、Pd NCs）和类过氧化物酶（Fe3O4 NPs、GQDs、CuO NPs）活性的增强，证明了该策略具有普适性。 在这项工作中，作者提供了一种打破纳米酶pH限制的通用性方法，为调节纳米酶活性提供了新策略。考虑到短肽水凝胶具有化学多样性、生物相容性、可调节的氨基酸序列和组装形态等特性，对于进一步纳米酶活性调节及促进纳米酶的生物学应用具有重要的意义。 论文信息 A self-assembled Fmoc-diphenylalanine hydrogel-encapsulated Pt nanozyme as oxidase- and peroxidase-like breaking pH limitation for potential antimicrobial application Jun Chen, Shuo Zhang, Xu Chen, Lianying Wang, Wensheng Yang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202104247
