图形C6N6 - 支持双Cu/Zn单原子纳米酶模拟Allosteric调节,用于智能切换生物传感
Qing Hong1,2, Yuanjie Ma3, Caixia Zhu1
1Jiangsu Engineering Laboratory of Smart Carbon-Rich Materials and Device, Jiangsu Province Hi-Tech Key Laboratory for Bio-Medical Research, School of Chemistry and Chemical Engineering, Southeast University, Nanjing, 211189, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|November 10, 2025
概括
这项研究在石墨C6N6上引入了一种新型的双Cu/Zn单原子纳米酶,该纳米酶表现出可切换的超氧化物转化酶 (SOD) 和过氧化酶类 (POD) 活动. 这种光触发的纳米酶为生物感知应用提供可逆的催化功能.
科学领域:
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 开发自适应的人工设备需要具有可切换功能的催化剂.
- 现有的催化剂由于活性中心的固定价值状态而经常面临局限性.
- 可逆的催化活性对于化学鼻子等先进应用至关重要.
研究的目的:
- 设计一个由C6N6支持的双Cu/Zn单原子纳米酶 (Cu/Zn-C6N6),具有可切换光的催化功能.
- 调查可切换超氧化物脱酶 (SOD) 类和超氧化酶类 (POD) 活动背后的机制.
- 为了证明这个纳米酶在可逆生物传感应用中的潜力.
主要方法:
- 图形C6N6支持的双Cu/Zn单原子纳米酶的合成.
- 在黑暗和光照射下催化活动的表征.
- 实验分析和时间依赖密度函数理论 (TD-DFT) 计算.
- 用于生物传感应用的微流体芯片的制造.
主要成果:
- /Zn-C6N6在黑暗中表现出高效和明显的SOD类活动,在光线下表现出POD类活动.
- 在交替的光和黑暗条件下,SOD和POD活动之间的切换是可逆的,效率超过90%.
- 发现光照射和Cu/Zn兴奋剂比率调节了减少潜力和边界轨道能量,控制了活动.
- 不同的SOD和POD活动起源于相同的Cu-Nx活性中心,通过光还原诱导不同的价值状态.
结论:
- 开发的Cu/Zn-C6N6纳米酶为具有可逆切换功能的催化剂提供了一个有前途的平台.
- 光还原是一种可行的机制,用于调整单原子活性位点的价值状态,以实现不同的催化活动.
- 纳米酶在微流体芯片中的应用证明了其对智能,可逆生物感应分析物的潜力,例如丁和葡萄糖.
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