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Pd Nanoclusters Confined in ZIF-8 Matrixes for Fluorescent Detection of Glucose and Cholesterol
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-08-20 , DOI: 10.1021/acsanm.1c01712 Ying Li 1 , Shujuan Li 1 , Min Bao 1 , Linqun Zhang 2 , Carlo Carraro , Roya Maboudian , Anran Liu 1 , Wei Wei 1 , Yuanjian Zhang 1 , Songqin Liu 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-08-20 , DOI: 10.1021/acsanm.1c01712 Ying Li 1 , Shujuan Li 1 , Min Bao 1 , Linqun Zhang 2 , Carlo Carraro , Roya Maboudian , Anran Liu 1 , Wei Wei 1 , Yuanjian Zhang 1 , Songqin Liu 1
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Nanomaterials possessing intrinsic enzyme-mimetic activity are becoming an important topic of current research. However, their enzyme-mimetic activity is limited by the particle size of the nanomaterials. In this study, Pd nanoclusters with an average size of 1.4 nm are synthesized by using a metal organic framework, zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8), as a matrix via an impregnation-reaction method. By virtue of the confined channels of ZIF-8 and the strong chemical interaction between the Pd nanoclusters and ZIF-8 framework, the Pd nanoclusters show a high dispersity and stability. The obtained Pd@ZIF-8 is proven to have enhanced intrinsic peroxidase-like activity, showing Michaelis–Menten constants (Km) as high as 0.13 mM for 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine and 14.02 mM for hydrogen peroxide. Colorimetric testing and electron spin resonance spectra reveal that radicals are generated during the catalytic process of peroxidase-like Pd@ZIF-8 toward H2O2. With the addition of glucose or cholesterol oxidase, the Pd@ZIF-8 can be utilized to construct a highly selective and sensitive fluorescent sensor for glucose and cholesterol, exhibiting a detection limit of 0.10 and 0.092 μΜ, respectively. Additionally, the proposed fluorescent platform exhibits the capability to detect glucose and cholesterol in serum samples with satisfactory recovery, indicating potential application prospects in biochemical analysis.
中文翻译：
限制在 ZIF-8 基质中的 Pd 纳米团簇用于葡萄糖和胆固醇的荧光检测
具有内在酶模拟活性的纳米材料正成为当前研究的重要课题。然而，它们的酶模拟活性受到纳米材料粒径的限制。在这项研究中，使用金属有机骨架，沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）作为基质，通过浸渍反应法合成了平均尺寸为 1.4 nm 的 Pd 纳米团簇。凭借 ZIF-8 的受限通道以及 Pd 纳米团簇与 ZIF-8 骨架之间的强化学相互作用，Pd 纳米团簇表现出较高的分散性和稳定性。获得的 Pd@ZIF-8 被证明具有增强的内在过氧化物酶样活性，显示 Michaelis-Menten 常数（K m) 对于 3,3',5,5'-四甲基联苯胺高达 0.13 mM，对于过氧化氢高达 14.02 mM。比色测试和电子自旋共振光谱表明，在类过氧化物酶 Pd@ZIF-8 对 H 2 O 2的催化过程中会产生自由基。添加葡萄糖或胆固醇氧化酶后，Pd@ZIF-8 可用于构建高选择性和灵敏的葡萄糖和胆固醇荧光传感器，检测限分别为 0.10 和 0.092 μM。此外，所提出的荧光平台具有检测血清样品中葡萄糖和胆固醇的能力，回收率令人满意，表明在生化分析中具有潜在的应用前景。
更新日期：2021-09-24
中文翻译：
限制在 ZIF-8 基质中的 Pd 纳米团簇用于葡萄糖和胆固醇的荧光检测
具有内在酶模拟活性的纳米材料正成为当前研究的重要课题。然而，它们的酶模拟活性受到纳米材料粒径的限制。在这项研究中，使用金属有机骨架，沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）作为基质，通过浸渍反应法合成了平均尺寸为 1.4 nm 的 Pd 纳米团簇。凭借 ZIF-8 的受限通道以及 Pd 纳米团簇与 ZIF-8 骨架之间的强化学相互作用，Pd 纳米团簇表现出较高的分散性和稳定性。获得的 Pd@ZIF-8 被证明具有增强的内在过氧化物酶样活性，显示 Michaelis-Menten 常数（K m) 对于 3,3',5,5'-四甲基联苯胺高达 0.13 mM，对于过氧化氢高达 14.02 mM。比色测试和电子自旋共振光谱表明，在类过氧化物酶 Pd@ZIF-8 对 H 2 O 2的催化过程中会产生自由基。添加葡萄糖或胆固醇氧化酶后，Pd@ZIF-8 可用于构建高选择性和灵敏的葡萄糖和胆固醇荧光传感器，检测限分别为 0.10 和 0.092 μM。此外，所提出的荧光平台具有检测血清样品中葡萄糖和胆固醇的能力，回收率令人满意，表明在生化分析中具有潜在的应用前景。
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