叶邦策Anal. Chem.：单原子Ni漆酶纳米酶基仿生电化学传感器！

研究内容

漆酶是铜氧化酶家族的一员，已被用作环境和生物化学工业中的绿色催化剂。然而，漆酶纳米酶仅限于以铜为活性位点的材料，而非铜漆酶纳米酶的报道很少。

受天然漆酶的多个铜活性位点和氧化还原Cu 2+ /Cu + 电子转移途径的启发， 浙江工业大学/华东理工大学叶邦策 通过可控的水/乙醇界面反应诱导Ni和多巴胺沉淀，制备了一种具有高漆酶样活性的新型氮/镍单原子纳米酶(N/Ni SAE)。与漆酶相比，N/Ni SAE模拟的漆酶活性表现出优异的稳定性和重复使用性。N/Ni SAE对2,4-二氯苯酚、对苯二酚、双酚A和对氨基苯的降解效率较高。利用N/Ni SAE的漆酶样活性构建了一种灵敏的电化学生物传感器；该传感器在催化活性、选择性、稳定性和可重复性方面具有独特的优势。其对槲皮素的检测范围为0.01-0.1和1.0-100 μM，检测限为3.4 nM。成功地用于果汁中槲皮素的定量检测。相关工作以“ Biomimetic Electrochemical Sensor Based on Single-Atom Nickel Laccase Nanoenzyme for Quercetin Detection ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

研究要点

要点1. 作者开发了一种简单的策略来制备具有漆酶样活性的氮/镍单原子纳米酶(N/Ni SAE)。在DA存在下，PDA涂覆的金属Ni(Ni@PDA)通过化学浴法成功制备，并在800°C下通过高温热解获得N/Ni SAE。

要点2. 与漆酶相比，N/Ni SAE模拟的漆酶活性表现出优异的稳定性和重复使用性。N/Ni SAE对2,4-二氯苯酚、对苯二酚、双酚A和对氨基苯的降解效率较高。

要点3. 利用N/Ni SAE的漆酶样活性构建了一种灵敏的电化学生物传感器；该传感器在催化活性、选择性、稳定性和可重复性方面具有独特的优势。其对槲皮素的检测范围为0.01-0.1和1.0-100 μM，检测限为3.4 nM。成功地用于果汁中槲皮素的定量检测。

本研究制备的单原子仿生纳米酶促进了检测各种生物活性分子的新电化学策略的发展，并显示出巨大的实际应用潜力。

研究图文

图1.（A）N/Ni SAE的制备流程图。N/Ni SAE的（B）SEM，（C）能量色散X射线光谱(EDS)元素图谱，（D）TEM，（E）HRTEM以及（F）SAED和（G）HAADF-STEM。

图2.（A）2,4-DP和4-AP的分子结构及其在漆酶和N/Ni SAE催化下的反应。（B）各种反应溶液的紫外-可见吸收光谱。紫外光谱显示了N/Ni SAE在正常和缺氧环境下的催化性能。（C）UV光谱显示H 2 O 2 测试结果。（D）C、E中的插图对应于不同反应阶段的最大紫外线吸收值。（E）N/Ni SAE和漆酶催化的2,4-DP(5、10、20、30、40、50、100和200 μg/mL)和4-AP(20 mg/mL)之间反应的Lineweaver-Burk图(催化剂用量0.5 mg/mL，pH 6.8，温度25°C)。

图3. N/Ni SAE和漆酶对（A）2,4-DP、（B）BPA、（C）HQ和（D）OAP(酚类污染物=20 mg/mL，催化剂用量=0.5 mg/mL，pH 6.8，温度25°C)的氧化效率。

图4. 裸GCE、Ni@PDA/GCE和N/Ni SAE/GCE在探针溶液中的（A）CV和（B）EIS。插图：N/Ni SAE/GCE的EIS测试的等效电路。（C）不同电极在含有1 mM QR的0.1 M PBS(pH 9.0)中的SWV。（D）N/Ni SAE和GCE在5至500 mV/s的不同扫描速率下的CV。（E）阳极和阴极峰值电流与扫描速率的平方根的关系。（F）N/Ni SAE/GCE在30 μM QR-PBS溶液中在不同pH条件下获得的SWV。插图：氧化峰电位与pH之间的线性关系。

图5.（A）N/Ni SAE/GCE对不同QR浓度的SWV。（B）峰值电流响应与QR浓度之间的线性拟合。（C）N/Ni SAE/GCE对具有不同干扰物质的100 nM QR的SWV。（D）在30 μM QR的20次重复测量中SWV响应的统计。（E）9个单独电极在40 μM QR中的再现性。（F）SWV在不同电极存储时间对30 μM QR的响应。

文献详情

Biomimetic Electrochemical Sensor Based on Single-Atom Nickel Laccase Nanoenzyme for Quercetin Detection

Yangguang Li, Yuxin Dong, Rongjiang Wang, Zhenghao Lin, Jiajun Lin, Xinyi Ji, Bang-Ce Ye*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05161

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