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Amorphization-Modulated Metal Sulfides with Boosted Active Sites and Kinetics for Efficient Enzymatic Colorimetric Biodetection
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2023-05-05 , DOI: 10.1002/smtd.202300011 Tiantian Li 1 , Yuting Deng 1 , Zhenyu Xing 1 , Sutong Xiao 1 , Shengdong Mu 1 , Ting Wang 1 , Yang Gao 1, 2 , Lang Ma 2 , Chong Cheng 1 , Changsheng Zhao 1
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2023-05-05 , DOI: 10.1002/smtd.202300011 Tiantian Li 1 , Yuting Deng 1 , Zhenyu Xing 1 , Sutong Xiao 1 , Shengdong Mu 1 , Ting Wang 1 , Yang Gao 1, 2 , Lang Ma 2 , Chong Cheng 1 , Changsheng Zhao 1
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Colorimetric biosensing has become a popular sensing method for the portable detection of a variety of biomarkers. Artificial biocatalysts can replace traditional natural enzymes in the fields of enzymatic colorimetric biodetection; however, the exploration of new biocatalysts with efficient, stable, and specific biosensing reactions has remained challenging so far. Here, to enhance the active sites and overcome the sluggish kinetics of metal sulfides, the creation of an amorphous RuS2 (a-RuS2) biocatalytic system is reported, which can dramatically boost the peroxidase-mimetic activity of RuS2 for the enzymatic detection of diverse biomolecules. Due to the existence of abundant accessible active sites and mildly surface oxidation, the a-RuS2 biocatalyst displays a twofold Vmax value and much higher reaction kinetics/turnover number (1.63 × 10−2 s−1) compared to that of the crystallized RuS2. Noticeably, the a-RuS2-based biosensor shows an extremely low detection limit of H2O2 (3.25 × 10−6 m), l-cysteine (3.39 × 10−6 m), and glucose (9.84 × 10−6 m), respectively, thus showing superior detection sensitivity to many currently reported peroxidase-mimetic nanomaterials. This work offers a new path to create highly sensitive and specific colorimetric biosensors in detecting biomolecules and also provides valuable insights for engineering robust enzyme-like biocatalysts via amorphization-modulated design.
中文翻译：
非晶化调节金属硫化物具有增强的活性位点和动力学，可用于高效的酶比色生物检测
比色生物传感已成为便携式检测各种生物标志物的流行传感方法。人工生物催化剂在酶比色生物检测领域可以替代传统的天然酶；然而，迄今为止，探索具有高效、稳定和特异性生物传感反应的新型生物催化剂仍然具有挑战性。在这里，为了增强活性位点并克服金属硫化物的缓慢动力学，报道了一种无定形 RuS 2 (a-RuS 2 ) 生物催化系统的创建，该系统可以显着提高 RuS 2用于酶检测的过氧化物酶模拟活性不同的生物分子。由于存在丰富的可及活性位点和温和的表面氧化，a-RuS 2生物催化剂与结晶相比表现出两倍的V max值和更高的反应动力学/周转数（1.63 × 10 -2 s -1 ）钌硫2 . 值得注意的是，基于a-RuS 2的生物传感器对H 2 O 2 (3.25 × 10 -6 m )、l-半胱氨酸(3.39 × 10 -6 m )和葡萄糖(9.84 × 10 -6 m），从而对许多目前报道的过氧化物酶模拟纳米材料表现出优异的检测灵敏度。这项工作为创建用于检测生物分子的高灵敏度和特异性比色生物传感器提供了一条新途径，并且还为通过非晶化调制设计工程坚固的类酶生物催化剂提供了宝贵的见解。
更新日期：2023-05-05
中文翻译：
非晶化调节金属硫化物具有增强的活性位点和动力学，可用于高效的酶比色生物检测
比色生物传感已成为便携式检测各种生物标志物的流行传感方法。人工生物催化剂在酶比色生物检测领域可以替代传统的天然酶；然而，迄今为止，探索具有高效、稳定和特异性生物传感反应的新型生物催化剂仍然具有挑战性。在这里，为了增强活性位点并克服金属硫化物的缓慢动力学，报道了一种无定形 RuS 2 (a-RuS 2 ) 生物催化系统的创建，该系统可以显着提高 RuS 2用于酶检测的过氧化物酶模拟活性不同的生物分子。由于存在丰富的可及活性位点和温和的表面氧化，a-RuS 2生物催化剂与结晶相比表现出两倍的V max值和更高的反应动力学/周转数（1.63 × 10 -2 s -1 ）钌硫2 . 值得注意的是，基于a-RuS 2的生物传感器对H 2 O 2 (3.25 × 10 -6 m )、l-半胱氨酸(3.39 × 10 -6 m )和葡萄糖(9.84 × 10 -6 m），从而对许多目前报道的过氧化物酶模拟纳米材料表现出优异的检测灵敏度。这项工作为创建用于检测生物分子的高灵敏度和特异性比色生物传感器提供了一条新途径，并且还为通过非晶化调制设计工程坚固的类酶生物催化剂提供了宝贵的见解。
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