随着磁性Fe₃O₄纳米颗粒被发现具有类似过氧化物的活性后，纳米酶因其低成本、稳定性和大规模生产等优点，已成为新一代的酶模拟物。目前各种类型的纳米酶已经被报道，并被证明在生物传感、环境修复和医学治疗方面有不同的应用。H₂O₂是一种强氧化剂，可能会对细胞和蛋白质等分析物质造成损伤，且H₂O₂极易分解，失去氧化能力，不利于实际应用。作为一种替代方法，氧化酶模拟物能在在氧化型催化反应中避免H₂O₂因而受到了越来越多的关注。

在这篇文章中，作者在室温下，通过Co²⁺与2-甲基咪唑(一种小分子连接剂)结合，合成了具有十二面体结构的均匀Co-{attr}3220{/attr} (ZIF-67)，这种材料可用于荧光识别生物硫醇（L-Cys）。作者首先对合成的co-MOF进行表征。发现x射线衍射(XRD)(图1d)衍射峰范围为51 ~ 401，与Co-MOF晶体(ZIF-67)一致。尽管ZIF-67已被广泛用作合成纳米结构的前体，但其作为纳米酶的性能却从未被研究过。

接下来，以典型的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)为底物，考察了酶模拟物的活性。结果表明:(1)在缺乏ZIF-67的情况下，O2氧化TMB生成oxTMB的速度较慢;(2)在ZIF-67存在下，溶解的O2迅速氧化TMB生成oxTMB，并在5 min内达到最大值;(3)部分去除O2可以减少TMB被氧化成oxTMB。制备的ZIF-67已被报导具有类似氧化酶的纳米酶的作用。随后，用1 mMAmplex red (AR)代替显色TMB作为含氟底物，考察其催化活性。在没有ZIF-67的情况下，1mm AR的发射峰(540 nm43激发)处没有荧光。而在加入1.2 mM ZIF-67的情况下，585 nm处在5min时出现强烈的荧光发射(图2b，曲线2)，表明荧光间苯二酚(oxAR1)快速形成。同样地，如果先用N₂处理反应体系以部分去除溶解的O₂，则在585 nm处的发射强度明显降低。这一结果进一步证实了制备的ZIF-67作为一种模拟氧化酶的纳米酶可以催化AR的氧化。当反应时间从5min增加到100min时，荧光峰强度降低到10%(图2b，曲线3)。据报道，在过氧化物酶(HRP)存在的情况下，H₂O₂可以氧化AR产生荧光间苯二酚，进而产生无荧光的再青苷。因此，作者认为在ZIF-67存在的情况下，溶解的O₂可以将AR氧化为荧光间苯二酚(oxAR1)，进而氧化为非荧光的再青苷(oxAR2)。并且ZIF -67在催化过程中是稳定的。作者还以TMB为底物考察了ZIF-67的催化活性，并发现其较好的催化性能可能是由于ZIF-67：(1)提供了一个巨大的表面积，(2)有利于更容易接近的底物(TMB, ABTS或AR)，(3)含有Co³⁺和Co²⁺。因此，ZIF-67首次被报道为具有高催化活性的氧化酶模拟物。

在从ZIF-67-AR中分离出ZIF-67后加入100 mM L-Cys在585 nm处产生增强荧光。通过荧光图谱作者推测L-Cys可以在80 min内首先将非荧光的oxAR2还原为荧光的oxAR1, 80 min后再将部分的oxAR1还原为AR。

之后作者对L-Cys进行进一步荧光测定，确定其反应浓度曲线。并且在于其他几种氨基酸对比试验表明该材料对L-Cys有特异性识别的效果。这为使用AR和ZIF-67通过荧光检测L-Cys提供了可行性。作者还在稀释的人血清中进一步探索其潜在的应用，展示了在真实生物样品中准确检测L-Cys的可行性。

综上所述，ZIF-67作为一种新型的氧化酶模拟纳米酶，可以在不涉及H2O2的情况下，同时有效催化显色底物(TMB和ABTS)和荧光底物(AR)的氧化。重要的是,以AR为底物，通过交替应用ZIF-67和L-Cys，发现了两个氧化还原过程(AR和oxAR1、oxAR1和oxAR2)，并伴有开关荧光。基于此建立了一种灵敏、选择性的荧光检测方法来识别L-Cys。提供了一个新的视角来探索基于MOF的多功能纳米酶，并进一步开发在生化和环境领域的潜在应用。

DOI: 10.1039/c9cc06840f