Modified carbon nitride nanozyme as bifunctional glucose oxidase-peroxidase for metal-free bioinspired cascade photocatalysis

双功能 葡萄糖氧化酶 化学 过氧化氢 过氧化物酶 催化作用 石墨氮化碳 纳米材料 光催化 生物传感器 纳米技术 组合化学 材料科学 生物化学
作者
Peng Zhang,Dengrong Sun,Ara Cho,Seunghyun Weon,Seonggyu Lee,Jinwoo Lee,Jeong Woo Han,Dong‐Pyo Kim,Wonyong Choi
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:457
标识
DOI:10.1038/s41467-019-08731-y
摘要

Abstract Nanomaterials-based biomimetic catalysts with multiple functions are necessary to address challenges in artificial enzymes mimicking physiological processes. Here we report a metal-free nanozyme of modified graphitic carbon nitride and demonstrate its bifunctional enzyme-mimicking roles. With oxidase mimicking, hydrogen peroxide is generated from the coupled photocatalysis of glucose oxidation and dioxygen reduction under visible-light irradiation with a near 100% apparent quantum efficiency. Then, the in situ generated hydrogen peroxide serves for the subsequent peroxidase-mimicking reaction that oxidises a chromogenic substrate on the same catalysts in dark to complete the bifunctional oxidase-peroxidase for biomimetic detection of glucose. The bifunctional cascade catalysis is successfully demonstrated in microfluidics for the real-time colorimetric detection of glucose with a low detection limit of 0.8 μM within 30 s. The artificial nanozymes with physiological functions provide the feasible strategies for mimicking the natural enzymes and realizing the biomedical diagnostics with a smart and miniature device.
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