纳米酶作为酶化学领域的新兴技术之一，与天然酶相比较，具有优秀的结构稳定性和环境条件耐受性，作为生物酶的替代，可能在类酶生物催化领域发挥重要作用。在各种新颖纳米酶结构的研究中，基于金属有机骨架（MOFs）-氧化纳米酶因其内在的分级孔结构，以及潜在的分散金属和有机活性位点组成，在模拟生物酶的活性中心配位结构及发展生物酶催化有机氧化还原转化方向引起了更广泛的关注。漆酶是铜基氧化酶之一，可以在氧分子存在下氧化各种酚和芳香胺，由于副产物只有水，在生物转化工程中具有极高的价值。利用漆酶的催化特性的比色分析方法具有灵敏度高、操作简单、价格低廉等特点，广泛应用于生物、环境和医学中目标物的分析检测领域。因此，通过科学合理设计MOFs的活性中心配位结构，利用共配体调控金属活性中心的电子密度，可能获得模拟天然漆酶的配位微结构，获得最佳的催化活性。

张霞教授课题组开发了一种简便、可行的合成策略，成功构建了一种三聚氰胺修饰的纳米酶Cu-NH₂-BDC-Mel，表现出优秀的类漆酶活性，并将其应用于检测几种酚类和胺类。我们应用SEM、FT-IR、XPS和XRD等手段对Cu-NH₂-BDC和Cu-NH₂-BDC-Mel的结构进行探究。在模拟漆酶催化反应中，Cu-NH₂-BDC-Mel表现出较高的催化活性和催化稳定性，并具有优异的酶催化动力学。在此基础上，建立了一些酚类污染物和胺类的比色传感分析，突出了功能化的铜基MOFs纳米酶在环境修复和生物医学分析应用中的巨大潜力。

张霞教授课题组成功制备了三聚氰胺改性的Cu-NH₂-BDC-Mel，并详细研究了Cu-NH₂-BDC-Mel的漆酶模拟酶催化活性，与游离漆酶相比，其表现出更高的催化活性和更优异的催化稳定性。另外，Cu-NH₂-BDC-Mel复合纳米酶具有K_m小，V_max大的理想酶动力学特征。Mel掺杂在增强漆酶样活性中的有效作用可能与氮含量和比表面积的增加有关。在此基础上，建立了几种酚和胺的比色传感平台，目标分析物包括2,4-DP、4-CP、苯酚、肾上腺素、邻苯二胺和多巴胺。所建立的传感分析显示了良好的线性关系，对目标物质具有优异的选择性和灵敏度。

方案1 Cu-NH₂-BDC-Mel的合成示意图

图1 Cu-NH₂-BDC 和Cu-NH₂-BDC-Mel的XRD和FT-IR测试表征

图2 Cu-NH₂-BDC 和Cu-NH₂-BDC-Mel的XPS测试表征

图3 Cu-NH₂-BDC 和Cu-NH₂-BDC-Mel的氮气吸附测试表征

图4（a）不同反应体系的紫外-可见光谱（b） Cu-NH₂-BDC-Mel水溶液在2,4-DP和4-AP存在下上清液和沉积物的照片；（c） 不同气氛对Cu-NH₂-BDC-Mel模拟漆酶活性的影响；（d） Cu-NH₂-BDC-Mel在不同缓冲溶液中的模拟漆酶活性；（e） 2,4-DP在Cu-NH₂-BDC-Mel氧化体系中的活性氧猝灭实验；（f） Cu-NH₂-BDC-Mel催化性能示意图。

图5 Cu-NH₂-BDC-Mel和天然漆酶的酶动力学研究

图6 Cu-NH₂-BDC-Mel和天然漆酶活性与pH、温度、时间、NaCl浓度、有机溶剂的关系

图7 2,4-DP、4-CP和苯酚在不同浓度下的紫外-可见吸收光谱及其线性关系

图8 多巴胺和邻苯二胺在不同浓度下的紫外-可见吸收光谱及其线性关系

张霞，东北大学教授，辽宁省教学名师，沈阳市领军人才，大学化学编委。硕士毕业于北京师范大学化学系有机化学专业，博士毕业于东北大学材料物理与化学专业。在无机化学、有机化学和材料物理与化学领域有着较优的学科基础。带领课题组聚焦国家可再生能源和生命健康科技发展战略，在纳米酶结构仿生设计及催化，目标导向的金属有机配位聚合物功能材料的结构设计、控制合成、界面调控，及在化学催化、光/光电催化、界面吸附中应用研究取得了一定的研究成果。作为项目负责人，先后承担国家自然科学基金项目、省部级项目。近五年在Chem. Eng. J.；J. Energy Chem.；Chem Commun.; Sep. Purif. Technol.; Inorg. Chem.等化学、材料学期刊发表相关SCI检索论文100余篇。

Qiao H, Yang H, Han Y, et al. Excellent laccase-like activity of melamine modified Cu-NH₂-BDC and selective sensing analyses toward phenols and amines. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6888-7.