超细铂纳米酶的制备、稳定性及葡萄糖检测性能研究
发布时间：2020-12-23 16:47
贵金属铂纳米粒子具有良好的类似过氧化物酶的活性,可用于多种含葡萄糖样品的检测。但铂纳米酶的分散能力、粒径大小会严重影响其催化活性,特别是对含蛋白质分子的复杂介质中葡萄糖浓度的检测。因此,制备高分散性、粒径细小的水溶性高分子稳定的铂纳米酶并用于复杂介质中葡萄糖浓度的检测就具有十分重要的意义。本文从绿色化学和提高铂纳米酶在蛋白质溶液中稳定性的角度出发,重点研究了水溶性天然多糖（银杏叶多糖、何首乌多糖和龙眼多糖）稳定铂纳米酶的水溶液稳定性、催化活性、蛋白质溶液稳定性、细胞毒性和葡萄糖检测能力,初步验证了人类血糖检测性能,并进一步通过对树状大分子的表面改性,获得了具有良好葡萄糖检测效果和高灵敏检测限的球形两性离子化树状大分子稳定铂纳米酶,实现了纳米酶对含蛋白质分子中样品的准确检测。主要内容和结论如下:（1）采用线型聚乙烯亚胺分子为模板,通过硼氢化钠还原制备了粒径范围为3.21-3.70 nm的铂纳米粒子（Ptn-PEI NPs）;其水动力学粒径7天内没有明显变化并催化3,3?,5,5?-四甲基联苯胺（TMB）明显变蓝;催化动力学过程符合Michaelis-Menten方程...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TMB氧化反应的示意图[21]
燕山大学工学博士学位论文-8-oxTMB，oxTMB在652nm处吸光度与葡萄糖浓度（5.0-100μM）呈线性关系，对应的检测限为2.4μM[54]。1.2.5催化机制Fe3O4纳米颗粒可催化过氧化物酶的底物，具有类似过氧化物酶的功能。根据稳态动力学结果，不同底物浓度的Lineweaver-Burk直线是平行的。这些实验数据表明，Fe3O4纳米颗粒的催化机理遵循乒乓反应机理，即Fe3O4与第一底物结合并反应，释放第一产物，再与第二底物反应[34]。Ren等[55]报道了纳米酶催化双氧水生成羟基自由基（hydroxylradical,OH）。如图1-2所示，OH和对苯二甲酸（terephthalicacid,TA）反应生成了2-羟基对苯二甲酸（2-hydroxyterephthalicacid,TAOH）。TAOH在约435nm处出现一个最大荧光吸收峰。此外，通过将电子自旋共振测量与自由基抑制试验相结合，Maldonado等[56]利用电子自旋共振监测到催化反应过程中生成OH，这与天然过氧化物酶的功能类似。图1-2羟基自由基的检测机理[55]Fig.1-2Detectedmechanismofhydroxylradical[55]普鲁士蓝（Prussianblue,PB）纳米颗粒是一种铁基纳米材料，也具有过氧化物酶活性。Gu等[57]揭示了PB的催化机理。如图1-3所示，在酸性环境下，过氧化氢有很强的氧化能力（反应1）。在此条件下，PB可以更容易地被氧化成柏林绿（BerlinGreen,BG）或普鲁士黄（PrussianYellow,PY）（反应2和3）。PY/BG具有的电势为1.4V，介于oxTMB/TMB（1.13V）和过氧化氢/H2O（1.776V）之间。因此，电子可以通过PY/BG成功地从TMB转移到过氧化氢，过氧化氢催化TMB氧化成oxTMB（反应4）。
第1章绪论-9-图1-3(a)PB纳米颗粒的模拟酶性质机理以及(b)过氧化氢-TMB体系中的相关反应[57]Fig.1-3(a)ThemechanismsofPBnanoparticleswithenzyme-likepropertiesand(b)relevantreactionsintheH2O-TMBsystem[57]1.3纳米酶的稳定性基于纳米酶的显色反应具有灵敏度高、操作方便和成本相对较低的优点。因此，比色法成为分析检测过氧化氢和葡萄糖的有力工具。尽管大多数纳米酶的活性都源自纳米材料本身，但是，纳米酶的催化活性受到诸多因素的影响。首先，纳米酶的粒径和分散性影响其催化活性：粒径越细，活性越高，越易团聚。如尺寸较小的纯CeO2纳米粒子易于团聚，导致其催化活性下降[36]。为了避免CeO2纳米颗粒的团聚，有必要找到分散纳米颗粒的载体。蒙脱土是一种由八面体片组成的层状材料，由于其较大的比表面积、结构稳定性、层状结构和高阳离子交换容量等特性而被应用于催化活性中心的载体。到目前为止，已经使用蒙脱土作为载体负载了多种纳米颗粒，例如氧化物（TiO2、ZnO、CeO2和Al2O3）和金属（Cu、Ag、Pd、Pt和Co）[38]。其次，纳米酶在水性介质中的稳定性影响其催化活性。蒙脱土负载的纳米粒子具有较好的分散性，但是在水性介质中仍缺乏稳定性，这导致纳米酶在测试过程中逐渐沉淀到测试管的底部，从而使得部分催化活性中心被屏蔽，降低纳米酶的催化活性。另外，真实生物样品中会含有一定量的蛋白质分子，生物样品中的蛋白质分子和纳米酶的非特异性吸附会降低纳米酶的催化活性。为了避免这种作用，检测人血清中
【参考文献】：
硕士论文
[1]龙眼多糖的结构表征及其免疫调节活性研究[D]. 蓝海波.海南大学 2016
[2]银杏内生菌的筛选及其胞外多糖活性的研究[D]. 马志扬.大连工业大学 2015
本文编号：2934023
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TMB氧化反应的示意图[21]
燕山大学工学博士学位论文-8-oxTMB，oxTMB在652nm处吸光度与葡萄糖浓度（5.0-100μM）呈线性关系，对应的检测限为2.4μM[54]。1.2.5催化机制Fe3O4纳米颗粒可催化过氧化物酶的底物，具有类似过氧化物酶的功能。根据稳态动力学结果，不同底物浓度的Lineweaver-Burk直线是平行的。这些实验数据表明，Fe3O4纳米颗粒的催化机理遵循乒乓反应机理，即Fe3O4与第一底物结合并反应，释放第一产物，再与第二底物反应[34]。Ren等[55]报道了纳米酶催化双氧水生成羟基自由基（hydroxylradical,OH）。如图1-2所示，OH和对苯二甲酸（terephthalicacid,TA）反应生成了2-羟基对苯二甲酸（2-hydroxyterephthalicacid,TAOH）。TAOH在约435nm处出现一个最大荧光吸收峰。此外，通过将电子自旋共振测量与自由基抑制试验相结合，Maldonado等[56]利用电子自旋共振监测到催化反应过程中生成OH，这与天然过氧化物酶的功能类似。图1-2羟基自由基的检测机理[55]Fig.1-2Detectedmechanismofhydroxylradical[55]普鲁士蓝（Prussianblue,PB）纳米颗粒是一种铁基纳米材料，也具有过氧化物酶活性。Gu等[57]揭示了PB的催化机理。如图1-3所示，在酸性环境下，过氧化氢有很强的氧化能力（反应1）。在此条件下，PB可以更容易地被氧化成柏林绿（BerlinGreen,BG）或普鲁士黄（PrussianYellow,PY）（反应2和3）。PY/BG具有的电势为1.4V，介于oxTMB/TMB（1.13V）和过氧化氢/H2O（1.776V）之间。因此，电子可以通过PY/BG成功地从TMB转移到过氧化氢，过氧化氢催化TMB氧化成oxTMB（反应4）。
第1章绪论-9-图1-3(a)PB纳米颗粒的模拟酶性质机理以及(b)过氧化氢-TMB体系中的相关反应[57]Fig.1-3(a)ThemechanismsofPBnanoparticleswithenzyme-likepropertiesand(b)relevantreactionsintheH2O-TMBsystem[57]1.3纳米酶的稳定性基于纳米酶的显色反应具有灵敏度高、操作方便和成本相对较低的优点。因此，比色法成为分析检测过氧化氢和葡萄糖的有力工具。尽管大多数纳米酶的活性都源自纳米材料本身，但是，纳米酶的催化活性受到诸多因素的影响。首先，纳米酶的粒径和分散性影响其催化活性：粒径越细，活性越高，越易团聚。如尺寸较小的纯CeO2纳米粒子易于团聚，导致其催化活性下降[36]。为了避免CeO2纳米颗粒的团聚，有必要找到分散纳米颗粒的载体。蒙脱土是一种由八面体片组成的层状材料，由于其较大的比表面积、结构稳定性、层状结构和高阳离子交换容量等特性而被应用于催化活性中心的载体。到目前为止，已经使用蒙脱土作为载体负载了多种纳米颗粒，例如氧化物（TiO2、ZnO、CeO2和Al2O3）和金属（Cu、Ag、Pd、Pt和Co）[38]。其次，纳米酶在水性介质中的稳定性影响其催化活性。蒙脱土负载的纳米粒子具有较好的分散性，但是在水性介质中仍缺乏稳定性，这导致纳米酶在测试过程中逐渐沉淀到测试管的底部，从而使得部分催化活性中心被屏蔽，降低纳米酶的催化活性。另外，真实生物样品中会含有一定量的蛋白质分子，生物样品中的蛋白质分子和纳米酶的非特异性吸附会降低纳米酶的催化活性。为了避免这种作用，检测人血清中
【参考文献】：
硕士论文
[1]龙眼多糖的结构表征及其免疫调节活性研究[D]. 蓝海波.海南大学 2016
[2]银杏内生菌的筛选及其胞外多糖活性的研究[D]. 马志扬.大连工业大学 2015
本文编号：2934023
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