在国内，研究人员开发出一种高灵敏度传感器平台，只需3分钟即可通过肉眼诊断并确认疾病。这一成果得益于实现了比现有技术选择性高出38倍以上的“酶仿生催化剂（nanozyme）”。
KAIST表示，生命化学工程系研究团队在Park Jinwoo教授带领下，与首尔大学Han Jeongwoo教授、嘉泉大学Kim Munil教授研究团队联合开展研究，成功开发出一种在仅选择性执行过氧化物酶反应的同时，仍能保持高反应效率的新型单原子催化剂，以及利用该催化剂构建的高灵敏度传感器平台。相关成果于28日公布。
现场快速诊断技术的核心，是利用酶来观察生物标志物的颜色变化，从而以肉眼直观确认是否患病。然而，若使用天然酶，价格昂贵，且会因诊断环境不同而变得不稳定，给保存和流通带来困难。
为解决这些问题，此前人们一直在开发以新型无机材料为基础的酶仿生催化剂。但反应选择性低始终是其局限所在。
例如，当以过氧化氢为底物时，同一种催化剂会同时引发过氧化物酶（诱导颜色变化）反应和过氧化氢酶（去除反应底物）反应，从而降低诊断信号的准确度。
对此，联合研究团队为在原子水平上调控催化剂的反应选择性，将作为催化中心金属的“钌（Ru）”与“氯（Cl）配体”以三维方向进行键合（结构设计），并由此成功实现仅检测准确诊断信号。在这一过程中，氯配体与金属结合，起到调节其化学性质的作用。
联合研究团队开发的催化剂，相比以往的酶仿生催化剂性能有了显著提升。实验结果还显示，其对过氧化氢浓度变化的反应灵敏度和反应速度也大幅提高。
尤其是在接近人体体液条件的环境（pH 6.0）下，该催化剂仍能稳定维持反应选择性和活性，从而证明其在真实诊断环境中的应用可能性。
联合研究团队利用这一催化剂，还开发出一种可同时检测葡萄糖、乳酸（乳酸盐）、胆固醇、胆碱等4种生物标志物的诊断平台。
这一平台可通用于多种疾病诊断，无需额外调节pH值，也不需要复杂设备，即可在3分钟内通过颜色变化，用肉眼判断是否患病。这一案例表明，即便在不改变平台本身的前提下，仅通过调控催化剂结构，也能大幅提升诊断性能。
Park Jinwoo教授表示：“本次研究的意义在于，通过原子结构设计来调控单原子催化剂的反应选择性，同时实现了与酶相当的选择性和反应性。基于结构—功能关系的催化剂设计策略，今后也可应用于多种金属基催化剂的开发，有望拓展至选择性控制至关重要的各类反应领域。”
另一方面，本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团的支持下完成。KAIST生命化学工程系博士课程学生Park Seonhye与Choe Dae-eun以共同第一作者身份参与了研究。研究成果已于本月6日发表于材料科学领域国际学术期刊《先进材料（Advanced Materials）》。
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