研究人員發現石墨烯量子點可被人類酶生物降解

2020-12-07 騰訊網

石墨烯旗艦項目成員斯特拉斯堡大學和法國國家科學研究中心最近與新加坡南洋理工大學合作進行的一項研究表明，石墨烯量子點可被人體中發現的兩種酶生物降解。

石墨烯量子點（GQDs）通常是小於5納米的微小薄片，在許多領域具有應用潛力。石墨烯量子點是螢光的，它們可以在不同的波長下吸收光然後放出光。同時它們體積小到可以穿透細胞。這些特性為生物成像，生物傳感和新療法等眾多潛在用途鋪平了道路。

儘管在生物醫學應用中具有巨大的潛力，但首先必須確定它們是否可以生物降解-否則，體內外來分子和物質在體內的積累最終會導致有害影響。這是其他類型的量子點的一個關鍵缺陷，這些量子點可能具有相似的性能，但通常包含有毒金屬，例如鉛和鎘。因此，石墨烯旗艦合作夥伴CNRS健康與環境部石墨烯旗艦工作組副總裁Alberto Bianco與斯特拉斯堡大學的同事以及與南洋理工大學合作，著手研究GQDs的生物降解性對人類的酶。

這項工作使用兩種人類酶，髓過氧化物酶和嗜酸性粒細胞過氧化物酶，以證明石墨烯量子點是可生物降解的。研究小組使用光譜學、顯微鏡和螢光測量相結合的方法觀察這些材料的變化。他們發現，隨著時間的推移，GQDs的螢光變少，這表明酶正在分解GQDs。

Bianco解釋說，發生這種情況是因為過氧化物酶是哺乳動物中負責降解和消除外源分子，微生物和物質（人體所有異物）的酶。他補充說：「這些酶參與產生活性氧的循環，該活性氧與石墨烯材料發生反應並最終將其分解。」這些生化反應將石墨烯轉化為最終產物二氧化碳。

該小組進行了分子動力學計算機模擬，以研究機理。他們發現，酶和GQD的形狀彼此之間略有扭曲，有利和相互作用導致GQD分解。

健康與環境工作組負責人Maurizio Prato評論說：「石墨烯量子點具有與石墨烯完全不同的特性。它們的尺寸非常小，在生物應用方面有很好的潛力，特別是在傳感方面。Bianco和同事的這項工作表明這些小的納米顆粒會在人類過氧化物酶的作用下進行生物降解。」

相關文獻：

Enzymatic Degradation of Graphene Quantum Dots by Human Peroxidases

https://doi.org/10.1002/smll.201905405

本文來源：graphene flagship

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