ИСТИНА

Сегодня одной из актуальных задач материаловедения является разработка нанозимов - наночастиц (НЧ) с ферментной активностью. Такие наночастицы, сочетая высокую каталитическую активность с операционной стабильностью в широком диапазоне условий, стабильностью при хранении и низкой себестоимостью, призваны заменить природные ферменты в ряде биотехнологических приложений. Однако существующие нанозимы-аналоги наиболее изученного фермента пероксидазы обладают не только пероксидазной, но и оксидазной/каталазной активностью, более того, они неактивны в нейтральных средах, что делает невозможным их использование на практике. В настоящей работе для имитации пероксидазной активности предлагается использовать наночастицы на основе берлинской лазури (БЛ), наиболее эффективного электрокатализатора восстановления пероксида водорода [1]. Для синтеза наночастиц с высокой каталитической активностью предложено синтезировать НЧ БЛ в процессе восстановления комплекса FeIII[FeIII(CN)6] пероксидом водорода – то есть, аналогично реакции, протекающей в ходе электрокаталитического окисления Н2О2. В отличие от традиционного подхода синтеза БЛ основанного на смешивании солей железа в разных степенях окисления (K3[Fe(CN)6] + FeCl2), синтез в смеси полностью окисленных прекурсоров с использованием восстановителя (Н2О2) позволяет контролировать размер получаемых частиц, а значит и контролировать их каталитическую активность. По данным динамического светорассеяния и растровой электронной микроскопии, синтезированные наночастицы БЛ имеют диаметр от 35 нм до 100 нм. Синтез в идентичных условиях в присутствии ПАВ позволяет синтезировать НЧ размером вплоть до 24 нм. Согласно результатам рентгенофазового анализа, полученные частицы имеют кристаллическую структуру с типом решетки ГЦК и параметром а = 10,2178 Å. Исследована каталитическая активность синтезированных нанозимов на основе БЛ. Каталитическое восстановление пероксида водорода НЧ БЛ в присутствии 3,3’,5,5’-тетраметилбензидина (ТМБ) (наиболее распространенного субстрата пероксидазы) происходит до спектрофотометрируемой формы ТМБ2+ даже в слабо-кислых и нейтральных рН. Зависимость скорости каталитической реакции от концентрации субстрата подчиняется уравнению Михаэлиса-Ментена. С ростом размера частицы пропорционально увеличивается kкат НЧ БЛ, что является свидетельством того, что каталитическая реакция происходит во всем объеме частицы, так для наночастиц со средним диаметром 47 нм при рН = 5.0 каталитическая константа kкат = 1850 с-1 (для пероксидазы из корней хрена в аналогичных условиях kкат = 220 с-1). Работа выполнена в лаборатории электрохимических методов химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке РНФ, грант № 16-13-00010. Литература 1. A.A. Karyakin, E. E. Karyakina, L. Gorton. The electrocatalytic activity of Prussian blue in hydrogen peroxide reduction studied using a wall-jet electrode with continuous flow // Journal of Electroanalytical Chemistry. ‒ 1998. ‒ T. 456(1-2). ‒ C. 97-104.