Single-atom electrocatalysis: a new approach to in vivo electrochemical biosensing

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作者
Hanfeng Hou,Junjie Mao,Yunhu Han,Fei Wu,Meining Zhang,Dingsheng Wang,Lanqun Mao,Yadong Li
出处
期刊:Science China-chemistry [Springer Science+Business Media]
卷期号:62 (12): 1720-1724 被引量:57
标识
DOI:10.1007/s11426-019-9605-0
摘要

Modulation of interfacial electron transfer has been proven to pave a new approach to in vivo electrochemical monitoring of brain chemistry; however, designing and establishing highly efficient electrocatalytic scheme towards neurochemicals remain a long-standing challenge. Here, we find that recently established single-atom catalyst (SAC) can be used for catalyzing the electrochemical process of physiologically relevant chemicals and thus offers a new avenue to in vivo electrochemical biosensing. To prove this new concept, we used Co single-atom catalyst (Co-SAC), in which the atomic active sites are dispersed in ordered porous N-doping carbon matrix at atomic level, as an example of SACs for analyzing glucose as the physiologically relevant model chemicals. We found that Co-SAC catalyzes the electrochemical oxidation of hydrogen peroxide (H2O2) at a low potential of ca. +0.05 V (vs. Ag/AgCl). This property was further used for developing an oxidase-based glucose biosensor that was used subsequently as a selective detector of an online electrochemical system (OECS) for continuous monitoring of microdialysate glucose in rat brain. The OECS with Co-SAC-based glucose biosensor as the online detector was well responsive to glucose without interference from other electroactive species in brain microdialysate. This study essentially offers a new approach to in vivo electrochemical analysis with SACs as electrocatalysts to modulate interfacial electron transfer.

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