金屬納米材料作為過(guò)氧化物模擬酶及其應(yīng)用研究.pdf

1、過(guò)氧化物酶是一種以血紅素為輔基，參與生物體內(nèi)生理代謝的天然酶。在生命活動(dòng)過(guò)程中，過(guò)氧化物酶作為一種催化劑能夠催化氧化物或過(guò)氧化物氧化其它物質(zhì)，特別是對(duì)H2O2具有高效的活化作用。而過(guò)氧化反應(yīng)參與多種重要疾病的發(fā)病機(jī)制，會(huì)引起生物細(xì)胞、組織乃至器官損傷。H2O2作為生物反應(yīng)過(guò)程中的一種重要中間物質(zhì)，對(duì)其含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，在分析化學(xué)及臨床醫(yī)藥中具有重大意義。以辣根過(guò)氧化物酶(HRP)為代表的天然過(guò)氧化物酶是從植物中提取得到的，HRP除了價(jià)格

2、昂貴，容易失活以外，因分子較大在酶聯(lián)免疫分析上不利于抗原抗體結(jié)合。因此，研究和開(kāi)發(fā)模擬酶來(lái)替代天然HRP，并提高過(guò)氧化物模擬酶催化活性的研究工作具有重要的意義。2007年閻錫蘊(yùn)研究小組首次發(fā)現(xiàn)磁性四氧化三鐵納米粒子(Fe3O4NPs)具備內(nèi)過(guò)氧化物酶的催化活性，即Fe3O4NPs能夠催化H2O2與辣根過(guò)氧化物酶的底物3，3'，5，5'-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)、重氮胺基苯(DAB)等反應(yīng)，生成相同的反應(yīng)產(chǎn)物，表現(xiàn)出與HRP相類似的催化作用

3、。納米粒子因其比表面積大，表面活化中心多，催化活性和催化效率大大增強(qiáng)。使得納米材料在催化研究領(lǐng)域也不斷取得新的成果。因此，多種納米粒子都被用來(lái)作為模擬酶，包括鐵磁性納米粒子、金屬納米粒子、碳基納米材料、氧化物納米粒子以及其他納米粒子都表現(xiàn)出了類似的過(guò)氧化物模擬酶活性。本研究主要是開(kāi)發(fā)新的金屬納米材料作為過(guò)氧化物模擬酶、通過(guò)構(gòu)建復(fù)合納米材料進(jìn)一步增強(qiáng)模擬酶催化活性以及金屬納米材料作為過(guò)氧化物模擬酶在化學(xué)發(fā)光分析和比色傳感中的應(yīng)用研究。

4、r>　　 1、根據(jù)抗壞血酸能抑制殼聚糖功能化銀納米催化H2O2氧化魯米諾化學(xué)發(fā)光體系，據(jù)此建立了一種測(cè)定抗壞血酸的化學(xué)發(fā)光分析方法，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，本法測(cè)定抗壞血酸的線性范圍為8.0×10-8～1.0×10-5molL-1，檢出限為5.0×10-8molL-1，對(duì)1.0×10-6molL-1抗壞血酸進(jìn)行11次平行測(cè)定，其RSD為4.2％。將本法用于制劑中抗壞血酸的測(cè)定，結(jié)果令人滿意。
　　 2、利用簡(jiǎn)單的原位還原方法合成了

5、單分散的FeCoNPs、FeNPs及CoNPs，并通過(guò)XRD、TEM/EDX和XPS對(duì)三種納米粒子進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)證明非貴金屬FeCoNPs、FeNPs及CoNPs具有高效的過(guò)氧化物模擬酶催化活性，能夠催化H2O2氧化TMB呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)，且雙金屬FeCoNPs比單一的FeNPs、CoNPs的催化活性強(qiáng)。ESR結(jié)果表明FeCoNPs、FeNPs及CoNPs能夠催化H2O2分解，產(chǎn)生羥基自由基的能力FeCoNPs最強(qiáng)，其活性最高。雙金屬FeC

6、oNPs高的催化活性主要?dú)w功于Fe和Co協(xié)同效應(yīng)。利用FeCoNPs高效的過(guò)氧化物模擬酶催化活性，建立了一個(gè)高效、靈敏、快速的測(cè)定H2O2和葡萄糖的比色檢測(cè)方法。在最優(yōu)條件下，測(cè)定H2O2的檢出限可低至1×10-8molL-1，線性范圍為1×10-7～1×10-5molL-1。將本方法與葡萄糖氧化酶(GOx)結(jié)合可用于測(cè)定葡萄糖，測(cè)定葡萄糖的檢出限可低至1×10-8molL-1，線性范圍為5×10-7～1×10-5molL-1。與貴金屬

7、相比，F(xiàn)eCoNPs成本低、易制備、可調(diào)的催化活性使其成為一種高效的過(guò)氧化物模擬酶。
　　 3、通過(guò)一種簡(jiǎn)單易行的一步還原法將FeCoNPs與石墨烯耦合得到的FeCo-rGO復(fù)合納米材料，并通過(guò)TEM、XRD和Raman對(duì)其進(jìn)行了表征。利用FeCo-rGO復(fù)合納米材料來(lái)構(gòu)建過(guò)氧化物模擬酶體系，實(shí)驗(yàn)證明FeCo-rGO復(fù)合納米材料具有高效的催化活性，并研究了其在測(cè)定過(guò)氧化氫和葡萄糖的應(yīng)用。研究了影響FeCo-rGO復(fù)合納米材料過(guò)氧

8、化物模擬酶催化活性的影響因素，如pH、溫度、催化劑用量和過(guò)氧化氫濃度等，并與未負(fù)載的FeCoNPs進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明，F(xiàn)eCo-rGO復(fù)合納米材料具有比單一的納米材料FeCoNPs要高的過(guò)氧化物模擬酶催化活性。石墨烯復(fù)合納米材料不但可以同時(shí)保持石墨烯和FeCoNPs的固有特性，而且產(chǎn)生新的協(xié)同效應(yīng)使其催化氧化TMB的活性更高。據(jù)此，建立了高效、靈敏、快速測(cè)定H2O2和葡萄糖的比色檢測(cè)方法。在最優(yōu)條件下，測(cè)定過(guò)氧化氫的檢出限可達(dá)5×1