【为学故事】基于纳米酶的设计和活性调控的脑化学活体分析

为鼓励研究生学术创新和产出高水平学术成果，培养拔尖创新人才，学校设立了“研究生高水平学术创新项目”。项目实施以来，在各院系通力配合和研究生导师精心指导下，多名研究生取得了优异成绩和创新性成果。为此，研究生院推出【为学故事】系列报道，介绍2021年度“研究生高水平学术创新项目”优秀研究生及其科研工作，以期在广大研究生之中，倡导严谨笃学、求实求新之精神，培育勤勉致知、善学进取之学风。

任国圆 （化学系 分析化学 硕士研究生）

指导教师：林雨青

科研感言：实践是检验真理的唯一标准

作为人体的高级神经中枢，大脑在维持人体各项生理功能的过程中发挥着不可替代的作用。因此，脑功能研究对理解各种生命过程具有重要意义。神经化学信号作为突触传递的主要信号，其与电信号的交替传递构成了神经活动的信号传递过程，因而在活体层次建立神经化学信号实时、动态获取的新原理和新方法在分析化学和脑科学的研究中具有极其重要的意义。我的专业方向就是在活体层次建立脑内神经化学分子实时、动态的分析方法。

在研究生高水平学术创新项目的资金支持下，我在前人研究的基础上，提出了用金属有机框架(MOFs)的结构缺陷作为调节人工纳米酶催化效率的调整策略，发现引入缺陷结构有效地增强了MOFs的类酶性质，基于此，我们进一步构筑了活体电化学在线检测尿酸的平台，成功监测了缺血状态下SD大鼠脑内尿酸的动态变化。结构缺陷调整不仅为人工纳米酶活性提供了一种新的调控策略，而且为研究尿酸相关的脑功能和脑疾病提供了一个关键的化学平台。介绍相关成果的论文"Structure Defect Tuning of Metal-Organic Frameworks as a Nanozyme Regulatory Strategy for Selective Online Electrochemical Analysis of Uric Acid"已在SCI分析化学类顶刊Analytical Chemistry上发表。

图1 (A) 缺陷MOFs的合成和性质以及 (B) 基于缺陷MOFs微反应器的电化学在线检测尿酸示意图

后续我们将研究脑内其他的神经化学物质，比如肾上腺素、多巴胺、3，4-二羟基苯乙酸等。与此同时，我们也致力于开发更多的动物模型，研究不同疾病下脑内神经化学信号的变化，为疾病的早期诊断和治疗提供有意义的信息。

作为化学系的研究生，我深知“实践是检验真理的唯一标准”，从项目的确立到结题，我们取得的每一次阶段性的成功都是不断思考，不断试验得来的，也是一个自我打破，自我重塑的过程。虽然过程艰辛但成果令人喜悦，但是正如陈景润所说“攀登科学高峰，就像登山运动员攀登珠穆朗玛峰一样，要克服无数艰难险阻，懦夫和懒汉是不能享受到胜利的喜悦和幸福的”。