Un team di ricerca KAIST ha drogato azoto e boro nel grafene per aumentare selettivamente l'attività simile alla perossidasi ed è riuscito a sintetizzare un nanozima che imita la perossidasi con un basso costo e un'attività catalitica superiore. Questi nanomateriali possono essere applicati per la diagnosi precoce della malattia di Alzheimer.

Gli enzimi sono i principali catalizzatori del nostro corpo e sono ampiamente utilizzati nei test biologici. In particolare, perossidasi, che ossida substrati colorimetrici trasparenti per diventare un prodotto colorato in presenza di acqua ossigenata, è l'enzima più comune utilizzato nei test biologici colorimetrici.

Però, gli enzimi naturali costituiti da proteine ​​sono instabili contro la temperatura e il pH, difficile da sintetizzare, e costoso. Nanozimi, d'altra parte, non sono costituiti da proteine, il che significa che gli svantaggi degli enzimi possono essere superati con la loro robustezza e alta produttività. In contrasto, la maggior parte dei nanonzimi non ha selettività; Per esempio, i nanozimi che imitano la perossidasi dimostrano un'attività simile all'ossidasi che ossida i substrati colorimetrici in assenza di perossido di idrogeno, che li tiene lontani dal rilevamento preciso dei materiali target, come il perossido di idrogeno.

Il professor Jinwoo Lee del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare e il suo team sono stati in grado di sintetizzare un nanozima che imita la perossidasi con attività catalitica superiore e selettività verso il perossido di idrogeno. Co-doping di azoto e boro in grafene, che ha una trascurabile attività simile alla perossidasi, ha aumentato selettivamente l'attività simile alla perossidasi senza attività simile all'ossidasi per imitare accuratamente la natura perossidasi ed è diventato un potente candidato per sostituire la perossidasi.

I risultati sperimentali sono stati verificati anche con la chimica computazionale. Il grafene co-drogato con azoto e boro è stato applicato anche alla rilevazione colorimetrica di acetilcolina, che è un importante neurotrasmettitore e ha rilevato con successo l'acetilcolina anche meglio della perossidasi naturale.

Il professor Lee ha detto, "Abbiamo iniziato a studiare i nanozimi a causa del loro potenziale per sostituire gli enzimi esistenti. Attraverso questo studio, ci siamo assicurati le tecnologie di base per sintetizzare i nanozimi che hanno un'elevata attività enzimatica insieme alla selettività. Riteniamo che possano essere applicati per rilevare efficacemente l'acetilcolina per diagnosticare rapidamente la malattia di Alzheimer.