中空プルシアンブルーナノキューブのペルオキシダーゼ様特性のATPによる変化：アルカリホスファターゼ検出のためのプラットフォーム

ATP induced alteration in the peroxidase-like properties of hollow Prussian blue nanocubes: a platform for alkaline phosphatase detection.

• Jie Lv
• Shuangling Wang
• Cong Zhang
• Yulong Lin
• Yan Fu
• Meng Li

抄録

ナノマテリアルの酵素様活性のpH制限を打破することは、環境やバイオメディカル分野での応用を拡大するために非常に重要である。ここでは、ワサビペルオキシダーゼ（HRP）におけるヒスチジン残基の役割を模倣するために、アデノシン5'-三リン酸（ATP）は、中空プルシアンブルーナノキューブ（hPBNCs）のペルオキシダーゼ様活性を向上させることが報告されています。このような多孔質構造を持つhPBNCは、可能な限りすべての結合部位をATPに露出させることで、触媒活性を大幅に増幅させ、pH12までの適用範囲を広げることができます。 ATPを導入することで、アルカリ性条件下での効率的な触媒反応を実現できる可能性があります。hPBNCと結合すると、ATPはhPBNCの安定性を高め、触媒の基質に対する親和性を高め、hPBNCの導電性を向上させ、分解生成物をHOから変化させることができる。さらに、ATP、アデノシン5'-二リン酸およびアデノシン5'-一リン酸に対するhPBNCsの異なる触媒活性に基づいて、hPBNCs-ATPは、生体液中のアルカリホスファターゼ（ALP）活性を検出するための新しい比色センサーを構築するために利用されており、ALP関連疾患の臨床診断に重要な役割を果たしています。

Breaking the pH limitation of the enzyme-like activity of nanomaterials is of great importance for extending their applications in environmental and biomedical fields. Herein, to mimic the role of histidine residues in horseradish peroxidase (HRP), adenosine 5'-triphosphate (ATP) is reported to improve the peroxidase-like activity of hollow Prussian blue nanocubes (hPBNCs). Due to the inherited porous structures, hPBNCs can expose all the binding sites as far as possible to ATP to significantly amplify their catalytic activity and broaden their applicable pH range up to pH 12. Introduction of ATP provides the possibility of realizing efficient catalytic reactions under alkaline conditions. Upon binding with hPBNCs, ATP can enhance the stability of hPBNCs, increase the affinities of the catalysts towards substrates and improve the conductivity of hPBNCs as well as change the decomposed product from HO. Moreover, on the basis of the different catalytic activities of hPBNCs towards ATP, adenosine 5'-diphosphate and adenosine 5'-monophosphate, hPBNCs-ATP is utilized to construct a novel colorimetric sensor for the detection of alkaline phosphatase (ALP) activity in biological fluids, which is significantly important for the clinical diagnosis of ALP-related diseases.