Sin conexión. -Actividad de grafeno peroxidasa descubierta
En 2010, un artículo "Óxido de grafeno: actividad catalítica del peróxido inherente y su aplicación en la detección de glucosa" publicado en Advanced Materials abrió una nueva aplicación del grafeno en el campo biomédico. Este artículo informa sobre un nuevo descubrimiento realizado por los investigadores Qu Xiaogang, Song Yujun y sus colaboradores del Instituto de Química Aplicada de la Academia de Ciencias de China: el óxido de grafeno carboxilado (GO-COOH) tiene una actividad similar a la peroxidasa de rábano picante (HRP). Dado que la actividad de esta enzima puede desencadenar la reacción de color de la tetrametilbencidina (TMB) en presencia de H2O2, el equipo estableció un método colorimétrico para la detección de H2O2 y lo combinó con glucosa oxidasa para detectar glucosa (Figura 1).
Figura 1. Diagrama esquemático de detección colorimétrica de glucosa basado en la reacción en tándem de GO-COOH y glucosa oxidasa.
El autor realizó una serie de estudios sobre la actividad enzimática simulada del grafeno y confirmó que la actividad similar a la peroxidasa de rábano picante del GO-COOH no tiene nada que ver con la pequeña cantidad de residuos metálicos en su muestra, sino con depende en gran medida de la temperatura y el pH. Los experimentos muestran que la actividad enzimática de GO-COOH alcanza su punto máximo a 35°C y pH 4,0 (Figura 2). Además, al estudiar la cinética enzimática y la actividad catalítica del GO-COOH, se encontró que la reacción catalítica es la misma que la de las enzimas naturales y es consistente con el mecanismo de reacción del ping-pong. Sin embargo, en comparación con las nanopartículas de HRP y Fe3O4, GO-COOH tiene una superficie específica más alta y el grafeno muestra una mayor afinidad por el sustrato orgánico TMB debido a las interacciones π-π e hidrofóbicas.
Figura 2. La actividad de la enzima GO-COOH mostró dependencia del pH y la temperatura.
Sobre esta base, el equipo desarrolló un método colorimétrico para la detección de glucosa utilizando glucosa oxidasa. Los experimentos muestran que este método puede detectar glucosa en tampón, sangre diluida y muestras de jugo con especificidad (Figura 3). Este método de detección no sólo es sencillo y económico, sino también muy sensible, con un límite de detección de hasta 1 micra, lo que favorece enormemente la aplicación del grafeno en el diagnóstico médico y la biotecnología.
Figura 3. Señal y especificidad de la glucosa en muestras reales.
Como miembro de las nanozimas, el grafeno no sólo abre una nueva dirección para la investigación en diagnóstico médico, sino que también promueve el descubrimiento de una gran cantidad de materiales bidimensionales para simular enzimas, enriqueciendo la investigación sobre enzimas simuladas. . En comparación con las enzimas naturales, el grafeno no sólo es de bajo costo y fácil de obtener, sino que también tiene buena estabilidad biológica y no se desnaturaliza fácilmente. Estas ventajas sientan una base sólida para la aplicación del grafeno en el seguimiento ambiental y el diagnóstico médico.
Desde la aparición de las nanozimas, cada vez más nanomateriales se han "unido" a las filas, y gradualmente se ha formado un nuevo campo transversal con las nanozimas como núcleo. Debido a los efectos del tamaño, los nanomateriales exhiben muchas propiedades peculiares, lo que atrae a los académicos a explorar sus teorías y aplicaciones, y los avances en estas teorías y aplicaciones, a su vez, promoverán aún más la aplicación de enzimas nanomiméticas como un tema interdisciplinario. Hoy en día, la investigación sobre nanozimas está en auge y el futuro es prometedor.
Enlace original:
/doi/65438
DOI:10.1002/adma 536836366
Artículo | Pan Yongchun
Revisión y reforma|Jiang
Editor|Xu
Este artículo se publicó por primera vez en la cuenta oficial de WeChat "Nanozymes" el 5 de abril de 2020.