Наноматериалы, имитирующие природные ферменты с лучшей каталитической активностью и селективностью для восприятия ацетилхолина

[19459009001945945945745945945745945945007009000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000AWEI-NANMANTERNESимитирующихприродныеферментыобладающиелучшейкаталитическойактивностьюиселективностьюдлявосприятияацетилхолина22019

Исследователи из KAIST добавили азот и бор в графен для селективного повышения пероксидазоподобной активности и успешно синтезировали имитирующий пероксидазу нанозим с рентабельной и превосходной каталитической активностью. Эти наноматериалы могут быть использованы для ранней диагностики болезни Альцгеймера.

Профессор Джинву Ли из Департамента химической и биомолекулярной инженерии. (Изображение предоставлено: KAIST)

Ферменты являются ключевыми катализаторами в организме человека и широко используются в биоанализах. В частности, пероксидаза, которая окисляет прозрачные колориметрические субстраты, превращаясь в окрашенный продукт при воздействии перекиси водорода, является наиболее типичным ферментом, который используется в колориметрических биоанализах.

Но природные ферменты, состоящие из белков, не устойчивы к температуре и pH, сложны в синтезе и дороги. У нанозимов, наоборот, нет белков, а это означает, что недостатки ферментов можно преодолеть с помощью их прочности и высокой производительности. Напротив, большинство нанозимов не обладают селективностью; например, имитирующие пероксидазу нанозимы проявляют оксидазоподобную активность, которая окисляет колориметрические субстраты в отсутствие перекиси водорода, что не позволяет им точно определять целевые материалы, такие как перекись водорода.

Профессор Jinwoo Lee из отдела химической и биомолекулярной инженерии и его команда смогли синтезировать имитирующий пероксидазу нанозим с превосходной каталитической активностью и селективностью по отношению к перекиси водорода. Совместное легирование бора и азота в графен, который обладает предельной пероксидазоподобной активностью, избирательно повышает пероксидазоподобную активность без оксидазоподобной активности, чтобы точно имитировать природную пероксидазу, и стало сильным вариантом для замены пероксидазы.

Результаты эксперимента были также подтверждены с использованием вычислительной химии. Графен, допированный азотом и бором, был также применен для колориметрического определения ацетилхолина, который является жизненно важным нейротрансмиттером, и положительно обнаружил ацетилхолин даже лучше, чем природная пероксидаза.

Мы начали изучать нанозимы из-за их способности заменять существующие ферменты. Благодаря этому исследованию мы получили основные технологии для синтеза нанозимов, которые обладают высокой ферментативной активностью и селективностью. Мы считаем, что их можно применять для эффективного обнаружения ацетилхолина для быстрой диагностики болезни Альцгеймера.

Джинву Ли, профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии, KAIST.

Это исследование под руководством доктора философии Мин Су Кима было опубликовано в ACS Nano (10.1021 / acsnano.8b09519) 25 марта th 2019.

Source link