超細鉑納米酶的制備、穩(wěn)定性及葡萄糖檢測性能研究
發(fā)布時間：2020-12-23 16:47
貴金屬鉑納米粒子具有良好的類似過氧化物酶的活性,可用于多種含葡萄糖樣品的檢測。但鉑納米酶的分散能力、粒徑大小會嚴重影響其催化活性,特別是對含蛋白質分子的復雜介質中葡萄糖濃度的檢測。因此,制備高分散性、粒徑細小的水溶性高分子穩(wěn)定的鉑納米酶并用于復雜介質中葡萄糖濃度的檢測就具有十分重要的意義。本文從綠色化學和提高鉑納米酶在蛋白質溶液中穩(wěn)定性的角度出發(fā),重點研究了水溶性天然多糖（銀杏葉多糖、何首烏多糖和龍眼多糖）穩(wěn)定鉑納米酶的水溶液穩(wěn)定性、催化活性、蛋白質溶液穩(wěn)定性、細胞毒性和葡萄糖檢測能力,初步驗證了人類血糖檢測性能,并進一步通過對樹狀大分子的表面改性,獲得了具有良好葡萄糖檢測效果和高靈敏檢測限的球形兩性離子化樹狀大分子穩(wěn)定鉑納米酶,實現(xiàn)了納米酶對含蛋白質分子中樣品的準確檢測。主要內(nèi)容和結論如下:（1）采用線型聚乙烯亞胺分子為模板,通過硼氫化鈉還原制備了粒徑范圍為3.21-3.70 nm的鉑納米粒子（Ptn-PEI NPs）;其水動力學粒徑7天內(nèi)沒有明顯變化并催化3,3?,5,5?-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）明顯變藍;催化動力學過程符合Michaelis-Menten方程...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：138 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
TMB氧化反應的示意圖[21]
燕山大學工學博士學位論文-8-oxTMB，oxTMB在652nm處吸光度與葡萄糖濃度（5.0-100μM）呈線性關系，對應的檢測限為2.4μM[54]。1.2.5催化機制Fe3O4納米顆�？纱呋^氧化物酶的底物，具有類似過氧化物酶的功能。根據(jù)穩(wěn)態(tài)動力學結果，不同底物濃度的Lineweaver-Burk直線是平行的。這些實驗數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)e3O4納米顆粒的催化機理遵循乒乓反應機理，即Fe3O4與第一底物結合并反應，釋放第一產(chǎn)物，再與第二底物反應[34]。Ren等[55]報道了納米酶催化雙氧水生成羥基自由基（hydroxylradical,OH）。如圖1-2所示，OH和對苯二甲酸（terephthalicacid,TA）反應生成了2-羥基對苯二甲酸（2-hydroxyterephthalicacid,TAOH）。TAOH在約435nm處出現(xiàn)一個最大熒光吸收峰。此外，通過將電子自旋共振測量與自由基抑制試驗相結合，Maldonado等[56]利用電子自旋共振監(jiān)測到催化反應過程中生成OH，這與天然過氧化物酶的功能類似。圖1-2羥基自由基的檢測機理[55]Fig.1-2Detectedmechanismofhydroxylradical[55]普魯士藍（Prussianblue,PB）納米顆粒是一種鐵基納米材料，也具有過氧化物酶活性。Gu等[57]揭示了PB的催化機理。如圖1-3所示，在酸性環(huán)境下，過氧化氫有很強的氧化能力（反應1）。在此條件下，PB可以更容易地被氧化成柏林綠（BerlinGreen,BG）或普魯士黃（PrussianYellow,PY）（反應2和3）。PY/BG具有的電勢為1.4V，介于oxTMB/TMB（1.13V）和過氧化氫/H2O（1.776V）之間。因此，電子可以通過PY/BG成功地從TMB轉移到過氧化氫，過氧化氫催化TMB氧化成oxTMB（反應4）。
第1章緒論-9-圖1-3(a)PB納米顆粒的模擬酶性質機理以及(b)過氧化氫-TMB體系中的相關反應[57]Fig.1-3(a)ThemechanismsofPBnanoparticleswithenzyme-likepropertiesand(b)relevantreactionsintheH2O-TMBsystem[57]1.3納米酶的穩(wěn)定性基于納米酶的顯色反應具有靈敏度高、操作方便和成本相對較低的優(yōu)點。因此，比色法成為分析檢測過氧化氫和葡萄糖的有力工具。盡管大多數(shù)納米酶的活性都源自納米材料本身，但是，納米酶的催化活性受到諸多因素的影響。首先，納米酶的粒徑和分散性影響其催化活性：粒徑越細，活性越高，越易團聚。如尺寸較小的純CeO2納米粒子易于團聚，導致其催化活性下降[36]。為了避免CeO2納米顆粒的團聚，有必要找到分散納米顆粒的載體。蒙脫土是一種由八面體片組成的層狀材料，由于其較大的比表面積、結構穩(wěn)定性、層狀結構和高陽離子交換容量等特性而被應用于催化活性中心的載體。到目前為止，已經(jīng)使用蒙脫土作為載體負載了多種納米顆粒，例如氧化物（TiO2、ZnO、CeO2和Al2O3）和金屬（Cu、Ag、Pd、Pt和Co）[38]。其次，納米酶在水性介質中的穩(wěn)定性影響其催化活性。蒙脫土負載的納米粒子具有較好的分散性，但是在水性介質中仍缺乏穩(wěn)定性，這導致納米酶在測試過程中逐漸沉淀到測試管的底部，從而使得部分催化活性中心被屏蔽，降低納米酶的催化活性。另外，真實生物樣品中會含有一定量的蛋白質分子，生物樣品中的蛋白質分子和納米酶的非特異性吸附會降低納米酶的催化活性。為了避免這種作用，檢測人血清中
【參考文獻】：
碩士論文
[1]龍眼多糖的結構表征及其免疫調(diào)節(jié)活性研究[D]. 藍海波.海南大學 2016
[2]銀杏內(nèi)生菌的篩選及其胞外多糖活性的研究[D]. 馬志揚.大連工業(yè)大學 2015
本文編號：2934023
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：138 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
TMB氧化反應的示意圖[21]
燕山大學工學博士學位論文-8-oxTMB，oxTMB在652nm處吸光度與葡萄糖濃度（5.0-100μM）呈線性關系，對應的檢測限為2.4μM[54]。1.2.5催化機制Fe3O4納米顆�？纱呋^氧化物酶的底物，具有類似過氧化物酶的功能。根據(jù)穩(wěn)態(tài)動力學結果，不同底物濃度的Lineweaver-Burk直線是平行的。這些實驗數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)e3O4納米顆粒的催化機理遵循乒乓反應機理，即Fe3O4與第一底物結合并反應，釋放第一產(chǎn)物，再與第二底物反應[34]。Ren等[55]報道了納米酶催化雙氧水生成羥基自由基（hydroxylradical,OH）。如圖1-2所示，OH和對苯二甲酸（terephthalicacid,TA）反應生成了2-羥基對苯二甲酸（2-hydroxyterephthalicacid,TAOH）。TAOH在約435nm處出現(xiàn)一個最大熒光吸收峰。此外，通過將電子自旋共振測量與自由基抑制試驗相結合，Maldonado等[56]利用電子自旋共振監(jiān)測到催化反應過程中生成OH，這與天然過氧化物酶的功能類似。圖1-2羥基自由基的檢測機理[55]Fig.1-2Detectedmechanismofhydroxylradical[55]普魯士藍（Prussianblue,PB）納米顆粒是一種鐵基納米材料，也具有過氧化物酶活性。Gu等[57]揭示了PB的催化機理。如圖1-3所示，在酸性環(huán)境下，過氧化氫有很強的氧化能力（反應1）。在此條件下，PB可以更容易地被氧化成柏林綠（BerlinGreen,BG）或普魯士黃（PrussianYellow,PY）（反應2和3）。PY/BG具有的電勢為1.4V，介于oxTMB/TMB（1.13V）和過氧化氫/H2O（1.776V）之間。因此，電子可以通過PY/BG成功地從TMB轉移到過氧化氫，過氧化氫催化TMB氧化成oxTMB（反應4）。
第1章緒論-9-圖1-3(a)PB納米顆粒的模擬酶性質機理以及(b)過氧化氫-TMB體系中的相關反應[57]Fig.1-3(a)ThemechanismsofPBnanoparticleswithenzyme-likepropertiesand(b)relevantreactionsintheH2O-TMBsystem[57]1.3納米酶的穩(wěn)定性基于納米酶的顯色反應具有靈敏度高、操作方便和成本相對較低的優(yōu)點。因此，比色法成為分析檢測過氧化氫和葡萄糖的有力工具。盡管大多數(shù)納米酶的活性都源自納米材料本身，但是，納米酶的催化活性受到諸多因素的影響。首先，納米酶的粒徑和分散性影響其催化活性：粒徑越細，活性越高，越易團聚。如尺寸較小的純CeO2納米粒子易于團聚，導致其催化活性下降[36]。為了避免CeO2納米顆粒的團聚，有必要找到分散納米顆粒的載體。蒙脫土是一種由八面體片組成的層狀材料，由于其較大的比表面積、結構穩(wěn)定性、層狀結構和高陽離子交換容量等特性而被應用于催化活性中心的載體。到目前為止，已經(jīng)使用蒙脫土作為載體負載了多種納米顆粒，例如氧化物（TiO2、ZnO、CeO2和Al2O3）和金屬（Cu、Ag、Pd、Pt和Co）[38]。其次，納米酶在水性介質中的穩(wěn)定性影響其催化活性。蒙脫土負載的納米粒子具有較好的分散性，但是在水性介質中仍缺乏穩(wěn)定性，這導致納米酶在測試過程中逐漸沉淀到測試管的底部，從而使得部分催化活性中心被屏蔽，降低納米酶的催化活性。另外，真實生物樣品中會含有一定量的蛋白質分子，生物樣品中的蛋白質分子和納米酶的非特異性吸附會降低納米酶的催化活性。為了避免這種作用，檢測人血清中
【參考文獻】：
碩士論文
[1]龍眼多糖的結構表征及其免疫調(diào)節(jié)活性研究[D]. 藍海波.海南大學 2016
[2]銀杏內(nèi)生菌的篩選及其胞外多糖活性的研究[D]. 馬志揚.大連工業(yè)大學 2015
本文編號：2934023
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