金屬納米材料作為過氧化物模擬酶及其應(yīng)用研究.pdf

1、過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)過程中，過氧化物酶作為一種催化劑能夠催化氧化物或過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。以辣根過氧化物酶(HRP)為代表的天然過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，研究和開發(fā)模擬酶來替代天然HRP，并提高過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)過氧化物酶的催化活性，即Fe3O4NPs能夠催化H2O2與辣根過氧化物酶的底物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)出了類似的過氧化物模擬酶活性。本研究主要是開發(fā)新的金屬納米材料作為過氧化物模擬酶、通過構(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氧化物模擬酶。
　　 3、通過一種簡(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)合納米材料來構(gòu)建過氧化物模擬酶體系，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)定過氧化氫的檢出限可達(dá)5×1