金属纳米材料作为过氧化物模拟酶及其应用研究

发布时间：2016-11-16 18:01

  本文关键词：金属纳米材料作为过氧化物模拟酶及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西南大学》 2013年

金属纳米材料作为过氧化物模拟酶及其应用研究

陈昱瑾  

【摘要】：过氧化物酶是一种以血红素为辅基,参与生物体内生理代谢的天然酶。在生命活动过程中，，过氧化物酶作为一种催化剂能够催化氧化物或过氧化物氧化其它物质,特别是对H2O2具有高效的活化作用。而过氧化反应参与多种重要疾病的发病机制,会引起生物细胞、组织乃至器官损伤。H202作为生物反应过程中的一种重要中间物质,对其含量进行准确测定,在分析化学及临床医药中具有重大意义。以辣根过氧化物酶(HRP)为代表的天然过氧化物酶是从植物中提取得到的,HRP除了价格昂贵,容易失活以外,因分子较大在酶联免疫分析上不利于抗原抗体结合。因此，研究和开发模拟酶米替代天然HRP,并提高过氧化物模拟酶催化活性的研究工作具有重要的意义。2007年阎锡蕴研究小组首次发现磁性四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4NPs)具备内过氧化物酶的催化活性,即Fe3O4NPs能够催化H202与辣根过氧化物酶的底物3，,3’,5.,5’-四甲基联苯胺(TMB)、重氮胺基苯(DAB)等反应,生成相同的反应产物,表现出与HRP相类似的催化作用。纳米粒子因其比表面积大,表面活化中心多,催化活性和催化效率大大增强。使得纳米材料在催化研究领域也不断取得新的成果。因此,多种纳米粒子都被用来作为模拟酶,包括铁磁性纳米粒子、金属纳米粒子、碳基纳米材料、氧化物纳米粒子以及其他纳米粒子都表现出了类似的过氧化物模拟酶活性。本研究主要是开发新的金属纳米材料作为过氧化物模拟酶、通过构建复合纳米材料进一步增强模拟酶催化活性以及金属纳米材料作为过氧化物模拟酶在化学发光分析和比色传感中的应用研究。 1、根据抗坏血酸能抑制壳聚糖功能化银纳米催化H202氧化鲁米诺化学发光体系,据此建立了一种测定抗坏血酸的化学发光分析方法,在优化的实验条件下,本法测定抗坏血酸的线性范围为8.0×10-8～1.0×10-5molL-1,检出限为5.0×10-8molL-1,对1.0×10-6mol L-1抗坏血酸进行11次平行测定,其RSD为4.2%。将本法用于制剂中抗坏血酸的测定,结果令人满意。 2、利用简单的原位还原方法合成了单分散的FeCo NPs、Fe NPs及Co NPs,并通过XRD、TEM/EDX和XPS对三种纳米粒子进行表征。实验证明非贵金属FeCo NPs、Fe NPs及Co NPs具有高效的过氧化物模拟酶催化活性,能够催化H202氧化TMB呈现蓝色反应,且双金属FeCo NPs比单一的Fe NPs、Co NPs的催化活性强。ESR结果表明FeCo NPs、FeNPs及Co NPs能够催化H2O2分解,产生羟基自由基的能力FeCo NPs最强,其活性最高。双金属FeCo NPs高的催化活性主要归功于Fe和Co协同效应。利用FeCo NPs高效的过氧化物模拟酶催化活性,建立了一个高效、灵敏、快速的测定H2O2和葡萄糖的比色检测方法。在最优条件下,测定H202的检出限可低至1×10-8mol L-1,线性范围为1×10-7～1×10-5molL-1。将本方法与葡萄糖氧化酶(GOx)结合可用于测定葡萄糖,测定葡萄糖的检出限可低至1×10-8mol L-1,线性范围为1×10-7～1×10-5molL-1。与贵金属相比,FeCo NPs成本低、易制备、可调的催化活性使其成为一种高效的过氧化物模拟酶。 3、通过一种简单易行的一步还原法将FeCo NPs与石墨烯耦合得到的FeCo-rGO复合纳米材料,并通过TEM、XRD和Raman对其进行了表征。利用FeCo-rGO复合纳米材料来构建过氧化物模拟酶体系,实验证明FeCo-rGO复合纳米材料具有高效的催化活性,并研究了其在测定过氧化氢和葡萄糖的应用。研究了影响FeCo-rGO复合纳米材料过氧化物模拟酶催化活性的影响因素,如pH、温度、催化剂用量和过氧化氢浓度等,并与未负载的FeCo NPs进行比较研究。结果表明,FeCo-rGO复合纳米材料具有比单一的纳米材料FeCo NPs要高的过氧化物模拟酶催化活性。石墨烯复合纳米材料不但可以同时保持石墨烯和FeCo NPs的固有特性,而且产生新的协同效应使其催化氧化TMB的活性更高。据此,建立了高效、灵敏、快速测定H202和葡萄糖的比色检测方法。在最优条件下,测定过氧化氢的检出限可达5×10-8mol L-1,线性范围为1×10-7～1×10-5molL-1。将本方法与葡萄糖氧化酶(GOx)结合可用于测定葡萄糖。测定葡萄糖的检出限可低至8×10-7mol L-1,线性范围为1×10-6～1×10-4molL-1。FeCo-rGO复合纳米材料具有比未负载的FeCo NPs更高的催化活性、更好的水溶性,使其成为一种高效的过氧化物酶的替代物。

【关键词】：
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

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