新型四氧化三铁纳米模拟酶的合成及比色传感应用

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纳米酶是伴随纳米技术的发展新出现的一种人工模拟酶,它既具有纳米材料独特的理化性质,又具有天然酶的高效催化活性。与天然酶和传统模拟酶相比,纳米酶具有制备简单、成本低、稳定性高、易于修饰和催化活性高等优点。目前纳米酶已经被广泛应用于医学、食品、农业、工业及环境等领域。其中,四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子是最早发现具有模拟酶活性的纳米酶之一,因兼具磁性分离和模拟酶等性能而被广泛应用于比色传感分析。为了进一步提高纳米模拟酶的催化活性,本文利用木质素磺酸钠(SL)对Fe3O4纳米粒子进行改性并进一步复合过氧化铜(CP)纳米粒子,研究其催化活性。接着构建了高性能比色传感器用于过氧化氢(H2O2)和谷胱甘肽(GSH)的灵敏检测,具体的研究内容如下:(1)采用一步溶剂热法以SL为修饰剂和还原剂合成了SL改性的Fe3O4纳米粒子(SL-Fe3O4)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线能谱仪(EDS)、Zeta电位分析仪等方法对SL-Fe3O4纳米粒子的形貌和组成进行表征。随后,在H2O2存在的条件下催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)反应生成蓝色产物。研究表明,SL-Fe3O4纳米粒子比天然辣根过氧化物酶表现出更好的催化活性,且催化机理符合乒乓机制。最后建立了一种灵敏检测H2O2和GSH的比色传感器,线性范围分别为0.5~150和0.5~25μM,检测限分别为0.139和0.08μM。(2)在前一个工作的基础上,通过静电吸附作用吸附Cu2+进一步合成了Fe3O4@CP纳米复合材料。通过SEM、XRD、FTIR、EDS等方法表征了Fe3O4@CP纳米粒子的形貌和组成。进一步研究了Fe3O4@CP纳米粒子的类过氧化物酶活性。结果表明其具有优异的催化活性且催化机理遵循乒乓机制。基于此,构建了一种灵敏检测H2O2和GSH的比色传感器,线性范围分别为0.2~300和0.2~40μM,检测限分别为0.110和0.05μM。进一步地,成功应用于实际血清样品中GSH含量的检测,测得回收率为98.3~104.0%,相对标准偏差为3.3~8.4%。
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