Siang-Yun Chiang, Chun-Hsiang Peng, Jhe-Wei Lin, Jia-Wei Kuo, Yang-Wei Lin,
Chia-Her Lin, and Chong-You Chen
ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 14, 20693–20704

國立臺灣師範大學 化學系 陳重佑助理教授

奈米酵素不僅模擬天然酶的活性，還具有訊號放大的效益，近年成為分析化學的熱門奈米材料。但相較之下，天然酶具有胺基酸構成的辨識結構，可專一性辨認目標物；而奈米酵素多仰賴表面修飾如抗體等生物辨識元件，但這些額外修飾卻會遮蔽表面催化反應。本研究開發以胺基酸L-色胺酸作為辨識單元，與活性金屬銅離子超分子自組裝的策略，模仿天然酶的組成及辨識行為，發展自身對目標物人類血清白蛋白(HSA)有活性反應的奈米酵素(L-Trp-Cu)。HSA是代謝系統相關疾病的重要標誌物，可是並非一般奈米酵素的反應受質或抑制劑。而很有趣的是，L-Trp–Cu奈米酵素活性對HSA有顯著的反應變化。利用酵素動力學及材料分析，研究證實反應並非來自與活性金屬作用，而是來自HSA和色胺酸的親和力，使其催化活性被抑制。研究指出，當HSA與L-Trp結合時，會限制 L-Trp-Cu 配位環在催化反應中電子轉移所需的配位結構變化，導致催化活性明顯下降。此抑制效應明顯優於多種常見蛋白質與尿液中干擾物質，並可達到1.3 nM 的偵測極限。定量範圍超過傳統比色或螢光法，能適用於各臨床階段的微量及巨量蛋白尿分析。本研究以胺基酸分子設計方式賦予奈米酵素具有目標物辨識功能，突破其在分析物選擇性的限制，並拓展其於複雜生物系統中精準分析的潛力。