Janus構造GOx-Fe/Cuナノ酵素による広範囲グルコース検出および牛乳分析

背景:

• グルコースオキシダーゼ（GOx）は、様々な温度とpH条件下での不安定性が、バイオセンサーの応用を制限している。
• 現在のナノ酵素グルコースセンサーは、検出範囲が狭く、安定性が低い。

研究 の 目的:

• グルコースバイオセンシングのための安定で高感度なナノ酵素を開発すること。
• グルコースセンサーの検出範囲を広げ、安定性を向上させること。
• 食品サンプル中のグルコースと過酸化水素のためのポータブル検出プラットフォームを作成すること。

主な方法:

• Cu₃(PO₄)₂ナノフラワー上でFe₁₋ₓSとGOxを用いたJanus構造GOx-Fe/Cuナノ酵素の一段階自己集合合成。
• 視覚的定量のためのナノ酵素をキトサン/アガロースハイドロゲルに組み込んだ。
• スマートフォンベースのポータブル検出システムを開発した。
• 牛乳サンプル中のグルコースと過酸化水素の検出で検証した。

主要な成果:

• 超広範囲グルコース検出範囲（0.5–20 mM）を達成し、検出限界（34.18 μM）は低い。
• pH 3で7時間、60°Cで5時間後も80%以上の活性を示し、安定性が向上した。
• 牛乳サンプルで高い特異性と信頼性の高い検出（回収率95–121%、RSD 0.31%–8.26%）を示した。

結論:

• Janus構造GOx-Fe/Cuナノ酵素は、GOxの安定性とセンシング性能を大幅に向上させる。
• ハイドロゲルプラットフォームは、グルコースと過酸化水素の視覚的かつポータブルな検出を容易にする。
• 開発されたシステムは、食品化学分析における実用的な適用性を示す。