En forskargrupp från KAIST dopade kväve och bor till grafen för att selektivt öka peroxidasliknande aktivitet och lyckades syntetisera ett peroxidas-härmare nanozym med låg kostnad och överlägsen katalytisk aktivitet. Dessa nanomaterial kan användas för tidig diagnos av Alzheimers sjukdom.

Enzymer är de viktigaste katalysatorerna i vår kropp och används ofta i bioanalyser. Särskilt, peroxidas, som oxiderar transparenta kolorimetriska substrat för att bli en färgad produkt i närvaro av väteperoxid, är det vanligaste enzymet som används i kolorimetriska bioanalyser.

Dock, naturliga enzymer som består av proteiner är instabila mot temperatur och pH, svårt att syntetisera, och kostsamt. Nanozymer, å andra sidan, består inte av proteiner, vilket innebär att nackdelarna med enzymer kan övervinnas med deras robusthet och höga produktivitet. I kontrast, de flesta nanonzymer har inte selektivitet; till exempel, peroxidas-liknande nanozymer visar oxidasliknande aktivitet som oxiderar kolorimetriska substrat i frånvaro av väteperoxid, vilket håller dem borta från att exakt detektera målmaterialen, såsom väteperoxid.

Professor Jinwoo Lee från Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik och hans team kunde syntetisera ett peroxidas-härmare nanozym med överlägsen katalytisk aktivitet och selektivitet mot väteperoxid. Samdopning av kväve och bor till grafen, som har försumbar peroxidasliknande aktivitet, ökade selektivt den peroxidasliknande aktiviteten utan oxidasliknande aktivitet för att exakt efterlikna naturens peroxidas och har blivit en kraftfull kandidat för att ersätta peroxidaset.

De experimentella resultaten verifierades också med beräkningskemi. Den kväve- och borsamdopade grafenen applicerades också på kolorimetrisk detektion av acetylkolin, som är en viktig signalsubstans och framgångsrikt upptäckte acetylkolin ännu bättre än naturperoxidaset.

Professor Lee sa, "Vi började studera nanozymer på grund av deras potential att ersätta befintliga enzymer. Genom denna studie, vi har säkrat kärnteknologier för att syntetisera nanozymer som har hög enzymaktivitet tillsammans med selektivitet. Vi tror att de kan användas för att effektivt detektera acetylkolin för att snabbt diagnostisera Alzheimers sjukdom.