【產(chǎn)通社，12月8日訊】東南大學(xué)（Southeast University）官網(wǎng)消息，其蘇省富碳材料器件工程研究中心張袁健教授課題組和江西師范大學(xué)高雪皎教授合作，在新型拓撲結(jié)構(gòu)氮化碳和智能生物傳感方面取得重要進展。相關(guān)成果以“Graphitic C6N6-supported Dual Cu/Zn Single-Atom Nanozyme Mimicking Allosteric Regulation for Intelligent Switching Biosensing（變構(gòu)調(diào)節(jié)賦能氮化碳智能生物傳感）”為題在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.（Hot Paper）上在線發(fā)表。

具有自適應(yīng)能力的化學(xué)傳感器經(jīng)常出現(xiàn)在科幻影片中，能夠為機器人、腦機接口和物聯(lián)網(wǎng)等智能人工設(shè)備中提供集成度更高的動態(tài)環(huán)境或者外界刺激信息。為了實現(xiàn)這一目標，尋找具有可逆切換功能的催化劑是關(guān)鍵。然而，催化劑活性中心的電子結(jié)構(gòu)往往保持不變，不能同時匹配多個催化反應(yīng)，限制了不同功能間的高效可逆切換。

氮化碳作為一種二維半導(dǎo)體聚合物，具有可調(diào)的共軛重復(fù)單元和空腔結(jié)構(gòu)以及豐富的孤對電子，能夠作為骨架來構(gòu)建金屬單原子納米酶。從原理上看，通過模擬天然金屬酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)機制，調(diào)控金屬中心在不同氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)，有望為實現(xiàn)多功能的可逆切換提供一條有效的路徑。

鑒于此，東南大學(xué)張袁健團隊報道了一種銅/鋅雙單原子納米酶。該納米酶在無光條件下通過一價和二價銅的價態(tài)循環(huán)實現(xiàn)優(yōu)異的類超氧物歧化酶（SOD）活性，還能夠在光照下通過零價和一價銅的循環(huán)反應(yīng)，展現(xiàn)出獨特的類過氧化物酶（POD）活性。此外，通過交替的光照，SOD和POD活性之間的可逆轉(zhuǎn)換效率超過90%以上，比光敏小分子的順式和反式異構(gòu)體之間的切換效率還要高30%。利用該納米酶，研究團隊進一步成功應(yīng)用于單界面智能切換生物傳感，并在微流控反應(yīng)器中實現(xiàn)了葡萄糖和黃嘌呤體外可逆切換檢測�？紤]到光照優(yōu)異的時空分辨率和高度可控性，該研究報道的智能生物傳感器將為智能人工設(shè)備提供集成度更高的動態(tài)化學(xué)傳感界面。

本工作的第一作者為東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生洪卿，通訊作者為東南大學(xué)張袁健教授、沈艷飛教授和江西師范大學(xué)高雪皎教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)計劃項目的資助。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://news.seu.edu.cn，以及https://www.nature.com/articles/s44160-024-00582-w，以及https://doi.org/10.1002/anie.202520253。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）