Forskere ved University of Tsukuba har udviklet et nyt materiale, der udnytter kraften i enzymer mere effektivt. Disse materialer har forbedret reaktionseffektiviteten og langvarig stabilitet af enzymer i elektrokemiske biosensorer, der bruges i sundhedsvæsenet og andre anvendelser. Desuden forbedrede forskerne signifikant enhedens ydelse markant.
Arbejdet offentliggøres i tidsskriftet Materialehorisonter.
Enzymer spiller en afgørende rolle i de kemiske reaktioner, der forekommer i den menneskelige krop og naturen. Aktivering af effektiv og effektiv elektronoverførsel mellem enzymer og elektroder forbliver imidlertid en betydelig udfordring med at anvende enzymer til elektroniske enheder, såsom sensorer, især med konventionelle teknologier.
Forskningsteamet løste dette problem ved at bruge et specielt materiale kaldet metalorganiske rammer (MOF’er). MOF’er er en kombination af metal- og organiske linkere, der danner en porøs krystallinsk struktur og bruges ofte i gasadsorption/adskillelse og andre felter.
Generelt er MOF’er iboende redoxinaktive og udviser dårlig elektrisk ledningsevne; Derfor modificerede forskerne MOF -strukturen ved hjælp af materialer, der letter elektronledning og muliggør specifikke redoxreaktioner (sådanne materialer kaldes redox -mediatorer). Det modificerede materiale fungerer som en “ledning”, der tillader effektiv elektronudveksling mellem enzymet og elektroden.
Desuden giver designen af MOFS let adgang til de begravede aktive steder for enzymer. Et andet vigtigt aspekt var at konstruere en passende nanoskala -struktur og implementere en effektiv immobiliseringsstrategi for at bevare enzymet på elektrodeoverfladen. Denne fremgangsmåde hjælper med at forhindre enzymudvaskning, hvilket kan føre til unøjagtige målinger.
Denne innovative strategi muliggør meget effektive og stabile langsigtede målinger af den enzymbaserede biosensor.
Denne præstation har potentielle fremtidige anvendelser inden for forskellige områder, såsom sygdomsdiagnose, miljøovervågning og bæredygtig energiteknologi. Forskerteamet mener, at deres forskning ikke kun vil bidrage til videnskabelig fremskridt, men også forbedre menneskers liv.