Sens. Diagn. | Cu²⁺和三唑基团共修饰增强石墨相氮化碳的类过氧化物酶活性及其在谷胱甘肽检测中的应用研究

以下文章来源于纳米酶 Nanozymes ，作者Nanozymes

天然酶以其优越的催化效率和底物特异性在医药、化学、食品、环境和农业等领域得到了广泛的应用，然而它们的催化活性受环境条件的影响较大，且制备和纯化成本较高。纳米酶以其优异的催化活性和稳定性、低成本、易于规模化和修饰等独特优势，可以克服天然酶的不足，在生物传感和疾病治疗领域引起了广泛关注。自2007年首次报道Fe3O4纳米颗粒具有类辣根过氧化物酶（HRP）催化活性以来，研究者们陆续发现了许多具有类HRP催化活性的纳米酶，包括碳基、过渡金属基、贵金属、金属有机框架等纳米材料。

石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种碳基材料，由于其具有高的物理化学稳定性、带隙可调性、低毒和生物相容性等独特的优势而受到广泛的关注。自2013年g-C3N4首次被发现有类HRP活性以来，如何提高其类酶催化活性一直是科研人员研究的重点。人们提出了许多方法如修饰Au纳米粒子、掺杂贵金属Ru、修饰Au-Ni双金属纳米粒子、功能化Cu2+修饰的碳点等以提高g-C3N4复合材料的类酶催化活性。然而，这些方法存在合成方法复杂且繁琐或者涉及贵金属的利用等。

近日，福州大学化学学院郭良洽教授课题组提出了一种共掺杂策略来增强g-C3N4的类HRP活性。他们以3-氨基-1,2,4-三唑为前驱体，通过热聚合制备了三唑基掺杂的g-C3N4（记为g-C3N5），然后通过简单的超声方法与Cu2+配位制备了Cu2+与三唑基共掺杂的g-C3N4（记为g-C3N5-Cu2+）。所制备的一系列纳米材料的活性顺序为：g-C3N5-Cu2+＞g-C3N4-Cu2+＞g-C3N5＞g-C3N4。其中，g-C3N5-Cu2+的催化活性是g-C3N4-Cu2+的3.4倍、g-C3N5的7.2倍、g-C3N4的10.9倍，表明Cu2+和三唑基协同增强g-C3N4的类HRP活性。通过活性氧（ROS）捕获实验研究g-C3N5-Cu2+纳米酶的催化机理，证明了g-C3N5-Cu2+催化H2O2过程中产生的羟基自由基（•OH）是发挥催化作用的主要中间体。最后，他们基于g-C3N5-Cu2+的类酶催化活性构建了一可灵敏检测HeLa细胞中谷胱甘肽的比色法。该研究工作探索了一种合理设计高效仿生纳米酶的新策略，g-C3N5-Cu2+纳米酶在化学传感和生物技术应用方面具有取代传统HRP酶的巨大潜力。该研究成果在期刊Sensors & Diagnostics上发表了题为“Graphitic carbon nitride with Cu2+ and triazole group co-doping for enhanced peroxidase-like activity and its application for glutathione detection” 的研究性论文。

转自：“NANO学术”微信公众号

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