Une équipe de recherche de KAIST a dopé de l'azote et du bore dans du graphène pour augmenter sélectivement l'activité de type peroxydase et a réussi à synthétiser un nanozyme imitant la peroxydase avec un faible coût et une activité catalytique supérieure. Ces nanomatériaux peuvent être utilisés pour le diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer.

Les enzymes sont les principaux catalyseurs de notre corps et sont largement utilisées dans les essais biologiques. En particulier, peroxydase, qui oxyde les substrats colorimétriques transparents pour devenir un produit coloré en présence de peroxyde d'hydrogène, est l'enzyme la plus couramment utilisée dans les essais biologiques colorimétriques.

Cependant, les enzymes naturelles constituées de protéines sont instables vis-à-vis de la température et du pH, difficile à synthétiser, et coûteux. Nanozymes, d'autre part, ne sont pas constitués de protéines, ce qui signifie que les inconvénients des enzymes peuvent être surmontés grâce à leur robustesse et leur productivité élevée. En revanche, la plupart des nanonzymes n'ont pas de sélectivité; par exemple, les nanozymes imitant la peroxydase présentent une activité de type oxydase qui oxyde les substrats colorimétriques en l'absence de peroxyde d'hydrogène, ce qui les empêche de détecter avec précision les matériaux cibles, comme le peroxyde d'hydrogène.

Le professeur Jinwoo Lee du Département de génie chimique et biomoléculaire et son équipe ont pu synthétiser un nanozyme imitant la peroxydase avec une activité catalytique et une sélectivité supérieures envers le peroxyde d'hydrogène. Co-dopage de l'azote et du bore en graphène, qui a une activité de type peroxydase négligeable, augmenté sélectivement l'activité de type peroxydase sans activité de type oxydase pour imiter avec précision la nature peroxydase et est devenu un candidat puissant pour remplacer la peroxydase.

Les résultats expérimentaux ont également été vérifiés avec la chimie computationnelle. Le graphène co-dopé à l'azote et au bore a également été appliqué à la détection colorimétrique de l'acétylcholine, qui est un neurotransmetteur important et a réussi à détecter l'acétylcholine encore mieux que la peroxydase naturelle.

Le professeur Lee a dit, « Nous avons commencé à étudier les nanozymes en raison de leur potentiel de remplacement des enzymes existantes. Grâce à cette étude, nous avons sécurisé des technologies de base pour synthétiser des nanozymes qui ont une activité enzymatique élevée ainsi qu'une sélectivité. Nous pensons qu'ils peuvent être appliqués pour détecter efficacement l'acétylcholine afin de diagnostiquer rapidement la maladie d'Alzheimer.