Nanozyme zur Detektion von Metallionen

Großflächiger Bergbau, industrielle Produktion, Grundwasserentnahme, Grundwasserabsenkung sowie die unkontrollierte Einleitung industrieller Abfälle haben weltweit zu einer schweren Belastung der Umwelt mit Schwermetallionen geführt. Daher ist eine schnelle Detektion derart toxischer Metallionen zwingend erforderlich. Unter Feldbedingungen ist dies jedoch schwierig, da konventionelle Nachweisverfahren anspruchsvolle Instrumentierung und qualifiziertes Fachpersonal voraussetzen. In jüngster Zeit haben sich nanozymbasierte Assays als potenzielle Alternative zu traditionellen Methoden erwiesen, da sie portabel, einfach anzuwenden und hochsensitiv für die Bestimmung von Metallionenkonzentrationen sind.

Nanozymbasierte Systeme zur Detektion von Schwermetallionen ermöglichen ein schnelles und kostengünstiges Screening unter Einsatz einfacher Geräte. Damit eignen sie sich für den Einsatz vor Ort, insbesondere in abgelegenen Regionen weltweit. Creative Enzymes bietet Nanozyme sowie Konzepte zur Detektion von Metallionen an.

Analyse von Ag⁺ mittels Nanozym

• Creative Enzymes entwickelt Platin-Nanozyme mit peroxidaseähnlicher Aktivität. Ein kolorimetrischer Sensor zur Detektion von Ag⁺ in Wasser wurde auf Basis der Abschwächung der mimetischen Enzymaktivität konstruiert, die durch die Adsorption von Ag⁺ an der oberflächenaktiven Stelle sowie durch den verminderten Umsatz der H₂O₂-TMB-Chromogenreaktion verursacht wird.
• Das Verfahren bietet hohe Sensitivität, schnelle Ansprechzeit und eine ausgeprägte Störunempfindlichkeit und kann damit die Anforderungen an den Ag-Nachweis in Leitungswasser erfüllen.

Abb. 1 Schematische Darstellung des Prinzips des Pt-Nanozym-Assays zur kolorimetrischen Detektion von Ag⁺.

• Wir verwenden zudem Aminosäuren zur Regulation der peroxidaseähnlichen Aktivität von Pd-Nanozymen. Das durch Aminosäuren modifizierte Enzym weist eine geringere Partikelgröße, einen höheren Gehalt und eine bessere Hydrophilie auf; dadurch wird seine katalytische Leistungsfähigkeit für die H₂O₂-TMB-Farbreaktion signifikant verbessert. Nanozyme ermöglichen eine genaue und spezifische Bestimmung von Ag⁺ in Wasser.

Analyse von Hg²⁺ mittels Nanozym

• Auf Grundlage der Wechselwirkung zwischen Hg²⁺ und Cystein entwickeln wir einen kolorimetrischen Sensor unter Verwendung von Carbon Dots mit peroxidase-mimetischer Enzymaktivität. Cystein kann die Bildung kationischer Radikale inhibieren und das Auftreten der blauen Oxidationsprodukte des Substrats TMB verhindern. Hg²⁺ besitzt jedoch eine hohe Affinität zu Cystein, wodurch sich die blauen kationischen Farbprodukte regulär bilden können; die Farbintensität steigt mit der Hg²⁺-Konzentration.
• Hg²⁺ verstärkt die Peroxidaseaktivität von chitosanmodifizierten Au-Nanozymen durch aggregationsinduzierte Effekte. Daher etablieren wir eine markierungsfreie, einfache und schnelle visuelle Nachweismethode für Hg²⁺.

Analyse von Fe²⁺ mittels Nanozym

• Obwohl Fe²⁺ ein essenzielles Metallion für den menschlichen Körper ist, stellt eine übermäßige Aufnahme ebenfalls eine erhebliche Gefahr für die Gesundheit dar. Daher ist es wichtig, eine schnelle Messmethode für dieses Ion zu etablieren, um die menschliche Gesundheit zu schützen.
• Frühere Studien haben gezeigt, dass Fe²⁺ die Aktivität von MoS₂-Nanozymen signifikant erhöhen kann. Auf Basis dieser synergistischen Verstärkung konstruieren wir markierungsfreie kolorimetrische und fluoreszenzbasierte Sensoren zur Bestimmung von Fe²⁺ in Wasser.

Creative Enzymes bietet Kunden weltweit Dienstleistungen mit kurzen Durchlaufzeiten und hoher Qualität zu wettbewerbsfähigen Preisen. Unsere fortschrittliche Technologieplattform unterstützt unsere Kunden dabei, Herausforderungen in ihren Forschungsprojekten auf Grundlage langjähriger Erfahrung zu lösen. Wenn Sie an unseren Dienstleistungen interessiert sind oder Fragen haben, können Sie uns gerne kontaktieren oder eine Online-Anfrage stellen.