福州大学研究生，福州大学研究生院
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研究内容
酶模拟物在生物化学中发挥着重要作用。特别是，过氧化物酶模拟物已被广泛用于开发血糖的比色传感器。先前报道的过氧化物酶模拟物不能回收再利用，并且在用于制造比色传感器时可能会产生散射，从而导致不必要的光学干扰。
近年来，许多纳米材料如磁性纳米颗粒、氧化石墨烯、二硫化钼（MoS2）及其纳米复合材料、贵金属纳米颗粒、各种金属杂化纳米结构，已发现类石墨碳氮化物（g-C3N4）纳米片等具有过氧化物酶样活性，并因此与天然葡萄糖氧化酶（GOx）一起用于制备H2O2和葡萄糖比色检测方法。g-C3N4是一种优异的过氧化物酶模拟物，因为它具有合适的带隙和优异的热稳定性和化学稳定性。特别是，通过用诸如Pt、Fe、Cu、Pd等杂质原子修饰g-C3N4，可以大大提高纳米尺寸g-C3N4的过氧化物酶样活性。
福州大学付凤富教授和Xin Jin通过将Fe3O4纳米颗粒（Fe3O4NPs）和钯纳米颗粒（Pd NPs）同时负载在石墨碳氮化物（g-C3N4）纳米片（Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4）上，制备了具有增强的过氧化物酶样活性的广泛适用和可重复使用的磁性酶负载纳米平台。Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4具有稳定和增强的过氧化物酶样活性和良好的酶负载能力，可用于负载各种天然酶形成高效和稳定的双活性纳米酶，用于制造用于小分子视觉检测的比色传感器。利用开发的葡萄糖和胆固醇检测方法，成功地检测了血清中的葡萄糖和胆甾醇，回收率为98-104%，RSD（n=5）<5%。相关工作以“Dual-Loading ofFe3O4and Pd Nanoparticles on g‑C3N4Nanosheets Toward a Magnetic Nanoplatform with Enhanced Peroxidase-like Activity for Loading Various Enzymes for Visual Detection of Small Molecules”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。
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研究要点
要点1.制备的Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4具有增强和稳定的过氧化物酶样活性、更强的天然酶负载能力和广泛的适用性，可用于负载各种天然酶形成高效和稳定的双活性纳米酶，用于制造用于小分子视觉检测的比色传感器。磁性特征有助于从样品溶液中磁性分离Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4，这有利于回收和消除比色传感器中纳米酶引起的光学干扰。
要点2.制备的Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4已成功用于负载GOx和Chox，形成磁性过氧化物酶Cox和过氧化物酶Chox双活性纳米酶，进一步用于制备葡萄糖和胆固醇比色检测方法，视觉检测限为15 μM，光谱检测限为1.0 μM。
要点3.开发的葡萄糖和胆固醇比色检测方法成功用于血清中葡萄糖和胆固醇的检测，回收率为98-104%，RSD（n=5）<5%。所开发的磁性Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4具有高过氧化物酶样活性、良好的稳定性、可重复使用的特性以及负载酶的广泛适用性，为制造低成本、更灵敏和简单的比色传感器提供了一种有前途的方法，用于小分子的视觉检测。
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研究图文
图1.Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4纳米材料的TEM（A）和EDX（B）。
图2.在纯Fe3O4 NPs、纯g-C3N4纳米片、纯Pd NPs和Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4的存在下，TMB-H2O2溶液在650 nm（A625）处的时间依赖性吸光度以及它们的相应照片。
图3.（A）在Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4/GOx与葡萄糖（a）、Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4不负载GOx与葡萄糖（b）和Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4/GOx不加载葡萄糖（c）存在下，TMB溶液的吸收光谱。（B）通过使用开发的比色法检测葡萄糖，比较负载在Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4上的GOx负载与游离GOx在相同水平上的催化活性。（C，D）在最佳条件下检测200 μM葡萄糖和20 mM其他碳水化合物化合物的测定系统的吸收光谱和A625。
图4.使用开发的比色法检测不同浓度的葡萄糖的照片（A）和紫外可见光谱（B）以及A652和葡萄糖浓度之间的线性关系（C）。
图5.（A）在Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4/Chox与胆固醇（a）、Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4与胆固醇（b）以及Fe3O4 NPs/Pd NPs/g-C3N4/Cho与胆固醇（c）一起存在的情况下，TMB溶液的吸收光谱。（B）通过用所开发的比色法检测胆固醇，比较负载在Fe3O4NPs/Pd NPs/g-C3N4上的Chox与相同水平的游离Chox的催化活性。（C，D）在最佳条件下检测100 μM胆固醇、10 mM葡萄糖和甘氨酸以及1.0 mM其他碳水化合物化合物的测定系统的吸收光谱和A625。
图6. 使用开发的比色法检测不同浓度的胆固醇的照片（A）和紫外可见光谱（B）以及A652和胆固醇浓度之间的线性关系（C）。
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文献详情
Dual-Loading of Fe 3 O 4 and Pd Nanoparticles on g ‑ C 3 N 4 Nanosheets Toward a Magnetic Nanoplatform with Enhanced Peroxidase-like Activity for Loading Various Enzymes for Visual Detection of Small Molecules
Xu Zhang, Chaochen Sun, Ruiling Li, Xin Jin,* Yongning Wu, FengFu Fu*
Anal. Chem.
DOI:10.1021/acs.analchem.2c05503
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