Seryum oksit esaslı hibrit materyalin peroksidaz aktivitesinin belirlenmesi

"Nanozimler" olarak adlandırılan yapay enzimler, enzim benzeri katalitik aktivitelere sahiptirler. Kolay, düşük maliyetli sentez, ayarlanabilir morfoloji ve katalitik aktivite, güçlü stabilite, zorlu koşullar altında yüksek katalitik aktivite ve zengin yüzey kimyası gibi üstün özellikleri nedeniyle biyosensörlerde destek malzemeleri, çevresel kirleticilerin parçalanması, hastalık teşhisi gibi çeşitli alanlarda araştırma yapan bilim insanlarının ilgisini çekmektedir. Günümüzde gıda endüstrisinde, biyofarmasötikte, çevresel analizlerde ve klinik teşhiste hızlı, stabil ve hassas H2O2 tespiti büyük önem taşımaktadır. H2O2 analizi için kolorimetri, kemilüminesans/floresan bazlı sistemler, yüksek performanslı sıvı kromatografisi ve elektrokimyasal sistemler dahil olmak üzere birçok yöntem kullanılmıştır. Peroksidazlar, hücresel ortamda sitotoksik H2O2'nin parçalanmasını katalize eder. Son zamanlarda, tek adımlı kolorimetrik ölçüm platformları üretmek için peroksidaz benzeri aktivite gösteren malzemeler önerilmektedir. H2O2'in miktar tayini için nanozimlerin kullanılması uygun görülmektedir. Karbonlu malzemeler, MOF'ler, metal nanomalzemeler, kalkojenitler, metal oksitler dahil olmak üzere çeşitli nanomalzemelerin peroksidaz benzeri aktivite gösterdiği bulunmuştur. Bunlar arasında metal oksitler, morfolojik olarak kontrol edilebilir üretimleri, yüksek stabiliteleri ve üstün peroksidaz benzeri aktivite göstermeleri nedeniyle daha fazla ilgi görmüştür. Bu çalışmada, cam slayt üzerinde altın nanopartikülleri kaplı CeO2 ters opal fotonik kristallerinden (IOPC'ler) oluşan hibrit nanozim, avantajlı bir şekilde gözenekli morfolojiye sahip olarak üretildi. Yüzeydeki seryumun farklı değerlik durumları, yüksek yüzey alanı ve buna bağlı olarak bol miktarda aktif bölge içermesi nanozimin avantajları arasındadır. Nanozimin oksidaz ve peroksidaz enzim aktiviteleri, H2O2 varlığında gözle fark edilebilir bir şekilde kromojenik substrat 2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiyazolin-6-sülfonik asit (ABTS)'nin katalitik oksidasyonuyla incelenmiştir. Ce3+ ve Ce4+'dan oluşan CeO2 IOPC'ler ve Au NP'ler peroksidaz benzeri aktivite göstererek H2O2 varlığında ABTS'yi oksitlediği gözlemlendi. Nanozimin peroksidaz benzeri aktivitesi, hibritin ışığa duyarlı doğası nedeniyle ışık varlığında büyük ölçüde iyileştirildi. Nanozimin peroksidaz benzeri aktivitesi, 2,7 μM LOD ile 0,009 ila 500 μM aralığında H2O2'nin doğrusal tespitini mümkün kıldı. Kabul edilebilir nanozim aktivitesi muhtemelen H2O2'nin nanozimin aktif bölgelerine kolay erişiminden kaynaklanmaktadır. Gözenekli yapı, reaktanların ve ürünlerin kolayca yönlendirilmesini sağladı. Nanozimin periyodik yapısı aynı zamanda iyi bir tekrarlanabilirliği de mümkün kıldı. İşlevselleştirme olmadan nanozim, hidrojen peroksit ölçümleri için peroksidaz enzimlerine iyi bir alternatif olabilir.