Een KAIST-onderzoeksteam doopte stikstof en boor in grafeen om de peroxidase-achtige activiteit selectief te verhogen en slaagde erin een peroxidase-nabootsend nanozym te synthetiseren met een lage kosten en superieure katalytische activiteit. Deze nanomaterialen kunnen worden toegepast voor vroege diagnose van de ziekte van Alzheimer.

Enzymen zijn de belangrijkste katalysatoren in ons lichaam en worden veel gebruikt in bioassays. Vooral, peroxidase, die transparante colorimetrische substraten oxideert tot een gekleurd product in aanwezigheid van waterstofperoxide, is het meest voorkomende enzym dat wordt gebruikt in colorimetrische bioassays.

Echter, natuurlijke enzymen bestaande uit eiwitten zijn onstabiel tegen temperatuur en pH, moeilijk te synthetiseren, en kostbaar. nanozymen, anderzijds, bestaan ​​niet uit eiwitten, wat betekent dat de nadelen van enzymen kunnen worden overwonnen met hun robuustheid en hoge productiviteit. In tegenstelling tot, de meeste nanozymen hebben geen selectiviteit; bijvoorbeeld, peroxidase-nabootsende nanozymen vertonen oxidase-achtige activiteit die colorimetrische substraten oxideert in afwezigheid van waterstofperoxide, waardoor ze de doelmaterialen niet precies kunnen detecteren, zoals waterstofperoxide.

Professor Jinwoo Lee van de afdeling Chemische en Biomoleculaire Engineering en zijn team waren in staat om een ​​peroxidase-nabootsend nanozym te synthetiseren met superieure katalytische activiteit en selectiviteit voor waterstofperoxide. Co-doping van stikstof en boor in grafeen, die een verwaarloosbare peroxidase-achtige activiteit heeft, de peroxidase-achtige activiteit selectief verhoogd zonder oxidase-achtige activiteit om de natuurlijke peroxidase nauwkeurig na te bootsen en is een krachtige kandidaat geworden om de peroxidase te vervangen.

De experimentele resultaten werden ook geverifieerd met computationele chemie. Het met stikstof en boor gedoteerde grafeen werd ook toegepast voor de colorimetrische detectie van acetylcholine, dat is een belangrijke neurotransmitter en detecteerde met succes de acetylcholine, zelfs beter dan de natuurlijke peroxidase.

Professor Lee zei:"We begonnen nanozymen te bestuderen vanwege hun potentieel om bestaande enzymen te vervangen. Door deze studie, we hebben kerntechnologieën beveiligd om nanozymen te synthetiseren die een hoge enzymactiviteit en selectiviteit hebben. Wij zijn van mening dat ze kunnen worden toegepast om acetylcholine effectief te detecteren voor een snelle diagnose van de ziekte van Alzheimer.