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Modified carbon nitride nanozyme as bifunctional glucose oxidase-peroxidase for metal-free bioinspired cascade photocatalysis.
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-02-26 , DOI: 10.1038/s41467-019-08731-y Peng Zhang 1 , Dengrong Sun 2 , Ara Cho 2 , Seunghyun Weon 1 , Seonggyu Lee 2 , Jinwoo Lee 2 , Jeong Woo Han 2 , Dong-Pyo Kim 2 , Wonyong Choi 1, 2
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-02-26 , DOI: 10.1038/s41467-019-08731-y Peng Zhang 1 , Dengrong Sun 2 , Ara Cho 2 , Seunghyun Weon 1 , Seonggyu Lee 2 , Jinwoo Lee 2 , Jeong Woo Han 2 , Dong-Pyo Kim 2 , Wonyong Choi 1, 2
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Nanomaterials-based biomimetic catalysts with multiple functions are necessary to address challenges in artificial enzymes mimicking physiological processes. Here we report a metal-free nanozyme of modified graphitic carbon nitride and demonstrate its bifunctional enzyme-mimicking roles. With oxidase mimicking, hydrogen peroxide is generated from the coupled photocatalysis of glucose oxidation and dioxygen reduction under visible-light irradiation with a near 100% apparent quantum efficiency. Then, the in situ generated hydrogen peroxide serves for the subsequent peroxidase-mimicking reaction that oxidises a chromogenic substrate on the same catalysts in dark to complete the bifunctional oxidase-peroxidase for biomimetic detection of glucose. The bifunctional cascade catalysis is successfully demonstrated in microfluidics for the real-time colorimetric detection of glucose with a low detection limit of 0.8 μM within 30 s. The artificial nanozymes with physiological functions provide the feasible strategies for mimicking the natural enzymes and realizing the biomedical diagnostics with a smart and miniature device.
中文翻译:
改性的氮化碳纳米酶作为双功能葡萄糖氧化酶-过氧化物酶,可用于无金属生物启发的级联光催化。
具有多种功能的基于纳米材料的仿生催化剂对于解决模仿生理过程的人造酶的挑战是必不可少的。在这里,我们报告改性石墨碳氮化物的无金属纳米酶,并证明其双功能模仿酶的作用。通过模拟氧化酶,在可见光照射下,葡萄糖氧化和双氧还原的光催化耦合产生了过氧化氢,其表观量子效率接近100%。然后,原位产生的过氧化氢用于随后的过氧化物酶模拟反应,该反应在黑暗中将相同催化剂上的生色底物氧化,以完成用于仿生检测葡萄糖的双功能氧化酶-过氧化物酶。在微流控技术中成功地证明了双功能级联催化用于葡萄糖的实时比色检测,其在30 s内的检测限低至0.8μM。具有生理功能的人工纳米酶为模仿天然酶和利用智能微型设备实现生物医学诊断提供了可行的策略。
更新日期:2019-02-26
中文翻译:
改性的氮化碳纳米酶作为双功能葡萄糖氧化酶-过氧化物酶,可用于无金属生物启发的级联光催化。
具有多种功能的基于纳米材料的仿生催化剂对于解决模仿生理过程的人造酶的挑战是必不可少的。在这里,我们报告改性石墨碳氮化物的无金属纳米酶,并证明其双功能模仿酶的作用。通过模拟氧化酶,在可见光照射下,葡萄糖氧化和双氧还原的光催化耦合产生了过氧化氢,其表观量子效率接近100%。然后,原位产生的过氧化氢用于随后的过氧化物酶模拟反应,该反应在黑暗中将相同催化剂上的生色底物氧化,以完成用于仿生检测葡萄糖的双功能氧化酶-过氧化物酶。在微流控技术中成功地证明了双功能级联催化用于葡萄糖的实时比色检测,其在30 s内的检测限低至0.8μM。具有生理功能的人工纳米酶为模仿天然酶和利用智能微型设备实现生物医学诊断提供了可行的策略。