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(资料图)

研究内容

尽管人工酶的研究取得了巨大成就，但设计具有天然酶高催化活性的纳米酶和进一步建立灵敏的生物传感器仍然具有挑战性。

首都师范大学陈郑博副教授开发了两种纳米酶，ZnCoFe三原子纳米酶（TAzyme）和Sn单原子纳米酶（SAzyme）/Ti₃C₂T_x，它们通过催化过氧化氢（H₂O₂）、4-氨基安替比林（4-AAP）和酚酸的反应产生比色反应，显示出类似过氧化物酶的催化活性。通过模式识别方法进行数据解释显示，在0.1 μM至1 mM的浓度下，六种不同的酚酸具有良好的聚类分离，验证了比色纳米酶传感器阵列的有效性。相关工作以“Visual Sensor Arrays for Distinction of Phenolic Acids Based on Two Single-AtomNanozymes”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1. 作者制备开发两种SAC（ZnCoFe三原子催化剂（TAC）和Sn-SAC/Ti₃C₂T_x）。过氧化物酶样纳米酶在过氧化氢存在下，催化4-氨基安替比林（4-AAP）和酚酸的共氧化，产生具有羧基的红色奎宁酰亚胺，在496 nm波长下具有最大吸光度。

要点2. 由于4-AAP对不同酚酸的不同亲和力和两种纳米酶的不同过氧化物酶样活性，纳米酶传感器阵列可以产生不同的比色响应。在线性判别分析（LDA）方法的辅助下，可以实现对六种不同酚酸的区分，包括香草酸（VA）、绿原酸（CHA）、原儿茶酸（PCA）、咖啡酸（CA）、对羟基苯甲酸（PHBA）和2，5-二羟基苯酸（DHB）。

该工作代表了纳米酶传感器阵列研究的突破，因为单原子纳米酶由于其良好的过氧化物酶样活性，可以成为天然酶的一个有前途的候选者。

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研究图文

图1. FeCoZn-TAC/SNC的制备及形态表征。

图2. Sn-SA/Ti₃C₂T_x的合成及形貌表征。

图3.（a）基于两种纳米酶的用于识别酚酸的传感器阵列的示意图。传感器阵列对六种酚酸（1 mM）的（b）响应模式、（c）LDA评分图、（d）热图、（e）雷达图和（f）方框图。（g）DHB浓度的对数与FeCoZn-TAC/SNC催化的吸光度变化之间的线性关系，范围为20至70 μM。（h）DHB浓度与Sn SA/Ti₃C₂T_x催化的吸光度变化之间的对数关系，范围为10至90 μM。（i）LDA评分图用于酚酸混合物的鉴定。（j）针对干扰物质和对照（未添加任何分析物的样品）鉴定酚酸的LDA评分图。（k）LDA评分绘制了在血清存在下区分具有三种不同浓度（0.1、1和10 mM）的六种酚酸的图。

图4.（a）FeCoZn/SNC三原子催化剂、（b）FeCoZn/NC三原子催化剂，（c）CoZn/NC双原子催化剂、（d）Zn/NC单原子催化剂和（e）吸附了OH基团的Sn单原子催化剂的优化结构的俯视图和侧视图。（f）FeCoZn/SNC三原子催化剂以及（k）吸附了OH基团的催化剂、（g）FeCoZn/NC三原子催化剂和（l）吸附了OH-基团的催化剂、（h）CoZn/NC双原子催化剂和和（m）吸附了OH基团的催化剂、（i）Zn/NC单原子催化剂和（n）吸附有OH基团的催化剂和（j）Sn单原子催化剂和（o）具有吸附的OH基团的催化剂的金属原子和OH基团的PDOS。费米能级被设置为零。（p-y）不同催化剂对应的最高占据轨道上的能带分解电荷密度。

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文献详情

VisualSensor Arrays for Distinction of Phenolic Acids Based on Two Single-AtomNanozymes

Juan Huang, Hongfei Gu, Guo Wang, RufenWu, Mengru Sun, Zhengbo Chen*

Anal. Chem.

DOI: /10.1021/acs.analchem.3c01594