近日,江苏大学张祯教授团队在Analytical Chemistry杂志上发表了题为“Cell-inspired Microreactor with Compartmentalized Active Sites for Development of Cascade Catalysis System in Biosensing”的研究成果。江苏大学为第一完成单位,青年教师朱暖飞为第一作者,张祯教授为通讯作者。
本研究成功设计并合成了一种具有生物模拟级联催化功能的三维球形微反应器(Au@H-APF@Pt),用于葡萄糖的灵敏检测。该微反应器的设计灵感来源于细胞内多隔室化策略,为酶提供了独立封闭的空间,避免了它们之间的相互干扰,从而确保了级联反应的高效运行。作者首先将具有类葡萄糖氧化酶(GOx)活性的超小型金纳米粒子(AuNPs)原位固定在空心3-氨基苯酚甲醛树脂(H-APF)纳米球的内部空腔中;随后,在H-APF纳米球外层还原了具有过氧化氢样活性的铂纳米粒子(PtNPs)。这种双功能微反应器的设计通过模仿细胞结构,实现了不同金属位点的独立操作,表现出更高的催化活性和选择性,协同进行级联反应催化底物,实现葡萄糖检测。微反应器(Au@H-APF@Pt)的设计在葡萄糖比色检测中表现出色,其活性比Au/Pt提高了1.9倍。另外,本研究还整合了智能手机应用程序,提出了一种基于Au@H-APF@Pt的实时、可视化水凝胶传感器的设计,成功用于葡萄糖的快速检测,为提高生物传感中级联催化系统的效率提供了一种新思路。
该研究成果得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究面上项目等项目的资助。