Single-Atom Fe Nanozyme with Enhanced Oxidase-Like Activity for the Colorimetric Detection of Ascorbic Acid and Glutathione

抗坏血酸 化学 检出限 谷胱甘肽 氧化剂 氧化酶试验 生物传感器 线性范围 组合化学 沸石咪唑盐骨架 咪唑酯 无机化学 核化学 色谱法 有机化学 吸附 生物化学 金属有机骨架 食品科学
作者
Yue Gu,Zhongxu Cao,Mengde Zhao,Yanan Xu,Na Lü
出处
期刊:Biosensors [MDPI AG]
卷期号:13 (4): 487-487 被引量:23
标识
DOI:10.3390/bios13040487
摘要

Single-atom nanozymes (SAzymes) have drawn ever-increasing attention due to their maximum atom utilization efficiency and enhanced enzyme-like activity. Herein, a facile pyrolysis strategy is reported for the synthesis of the iron-nitrogen-carbon (Fe-N-C) SAzyme using ferrocene trapped within porous zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8@Fc) as a precursor. The as-prepared Fe-N-C SAzyme exhibited exceptional oxidase-mimicking activity, catalytically oxidizing 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) with high affinity (Km) and fast reaction rate (Vmax). Taking advantage of this property, we designed two colorimetric sensing assays based on different interaction modes between small molecules and Fe active sites. Firstly, utilizing the reduction activity of ascorbic acid (AA) toward oxidized TMB (TMBox), a colorimetric bioassay for AA detection was established, which exhibited a good linear range of detection from 0.1 to 2 μM and a detection limit as low as 0.1 μM. Additionally, based on the inhibition of nanozyme activity by the thiols of glutathione (GSH), a colorimetric biosensor for GSH detection was constructed, showing a linear response over a concentration range of 1-10 μM, with a detection limit of 1.3 μM. This work provides a promising strategy for rationally designing oxidase-like SAzymes and broadening their application in biosensing.
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