近日，我院刘瑞林副教授课题组在废虾壳转化碳基人工酶等领域取得了系列研究进展，相关研究成果分别发表于农林科学领域权威期刊《Food Chemistry》（中科院/JCR一区Top期刊，IF 8.5）、分析化学领域权威期刊《Analytica Chimica Acta》（中科院/JCR一区Top期刊, IF 5.7）以及材料科学领域著名期刊《Materials Today Sustainability》（JCR-Q1, IF 7.8）。
据统计，我国每年生产海蟹、海虾约5000多万吨，由此产生的废弃虾蟹壳约1000多万吨。目前废弃虾蟹壳除了被用作动物饲料添加剂、鱼饵、肥料或壳质生产外，大部分废虾壳被当作垃圾填埋，这既造成资源浪费，也污染生态环境。开发废弃虾蟹壳的利用途径和高端产品，不但能降低环境污染、提高产品附加值，而且有望变废为宝带动农业增效和农民致富。尽管废虾壳的深度开发已引起国内外科学家的高度关注（Nature, 2015, 524, 155-157），但将废虾壳转化为高品质的碳基人工酶并挖掘其在生物医药领域的潜在应用仍为空白。碳基人工酶已在生物医学、环境及食品科学等领域展现出了巨大的应用潜能，然而寻求取代毒性化学试剂的绿色前驱体进行简单、大尺寸合成高催化活性的多功能碳基人工酶仍具有一定的挑战性。
工作一：刘瑞林课题组前期发现废虾壳衍生的多孔碳具有一定的类过氧化物模拟酶活性，但其催化活性较低、催化功能单一（分析试验室，2023, 42(7): 957-963）。为了改善废虾壳衍生多孔碳的类酶催化活性，该课题组以氯化铁和氯化铜为磁性源和双金属掺杂剂，通过原位共轭、高温结晶化与空间限域组装策略成功构筑了一种N/O共掺杂多孔碳限域磁性CuFe2O4纳米球复合材料。结果表明，所制备的磁性碳基复合材料具有卓越的类过氧化物酶和类漆酶催化活性，利用其优异的类过氧化物酶催化活性成功构建了一种三模态传感器并实现了生物流体中抗生素（D-青霉胺与氯霉素）的高灵敏、高选择性检测；同时利用其独特的类漆酶催化功能实现了人体尿液中神经递质的可视化分析。相关研究成果以 “Spatially confined CuFe2O4 nanosphere in N/O-codoped porous carbon mimetics for triple-mode sensing of antibiotics and visual detection of neurotransmitters in biofluids”为题发表在分析化学领域SCI一区期刊《Analytica Chimica Acta》。2020、2021级临床药学专业本科生林英、邵婉婉为该论文的共同第一作者，参与完成的本科生有2021级临床药学专业张同、费丹妮，药剂学教研室刘瑞林副教授为该论文唯一通讯作者，徐州医科大学为唯一完成单位。该成果已申报国家发明专利1项（申请号：CN202410412064.6），并获第九届全国大学生生命科学竞赛全国二等奖1项。
工作二：以上废虾壳衍生的磁性碳基复合材料无类氧化酶催化功能。为了将废虾壳转化为具有类氧化酶功能的碳基人工酶，作者进行了大量的筛选、测试。结果发现，将铜离子替换为镍离子可赋予虾壳基多孔碳类氧化酶催化功能。在上述研究工作基础上，该课题组通过生物模板化策略成功制备了一种多孔碳限域磁性NiFe2O4人工酶。利用其可调可控的类氧化酶功能成功实现了水果及饮料中总抗氧化水平和总多酚含量的三模态传感。此外，作者还揭示了该碳基生物催化剂的催化机制与调控机理，并发现所制磁性碳基人工酶能显著改善包装特性。相关研究成果以 “Biotemplated fabrication of N/O co-doped porous carbon confined spinel NiFe2O4 heterostructured mimetics for triple-mode sensing of antioxidants and ameliorating packaging properties”为题发表在农林科学领域SCI一区Top期刊《Food Chemistry》。药剂学教研室刘瑞林副教授为该论文唯一通讯作者，徐州医科大学为第一完成单位。
工作三：为了拓展以上所制磁性碳基多孔材料在中药毒物分析领域的应用潜力，作者以废虾壳衍生的磁性NiFe2O4多孔碳为代表性的载体，通过原位增长策略构筑了一种磁性碳基协同印迹聚合物吸附剂，并将其成功用于磁固相捕获中药中毒性化合物野百合碱。相关研究成果以 “In-situ growth of metal coordination-synergistic imprinted polymer onto shrimp shell-derived magnetic FeNi biochar for specific recognition of monocrotaline in herbal medicine”为题发表在材料科学领域著名期刊《Materials Today Sustainability》。广东药科大学葛燕辉博士为该论文的第一作者，药剂学教研室刘瑞林副教授为该论文的通讯作者，徐州医科大学为第二完成单位。
以上相关工作受到了江苏省自然科学基金（重点研发计划）项目和面上项目、徐州市推动科技创新专项资金（重点研发计划）项目、徐州医科大学优秀人才项目、江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（重点项目）等资助。同时受到了中国矿业大学、广东药科大学、西京学院等合作单位的支持。
【初审：李桃春；复审：尹家乐；终审：周雪妍】
