【摘 要】
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酶(enzyme)是一种具有优异的底物特异性和底物催化特性的蛋白质或RNA,是一类非常重要的生物催化剂。但是,其本身也具有不可避免的缺点。例如,稳定性差、易失活、价格昂贵等缺点,这将极大限制其在生活和工业生产中大规模的应用。为解决这一难题,最近几年科研工作者致力于研发出具有高催化活性、高稳定性和价格低廉的天然酶替代物—纳米酶。其中自身结构可调的金属有机骨架(MOFs)更是纳米酶的一个重要分支。特别
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酶(enzyme)是一种具有优异的底物特异性和底物催化特性的蛋白质或RNA,是一类非常重要的生物催化剂。但是,其本身也具有不可避免的缺点。例如,稳定性差、易失活、价格昂贵等缺点,这将极大限制其在生活和工业生产中大规模的应用。为解决这一难题,最近几年科研工作者致力于研发出具有高催化活性、高稳定性和价格低廉的天然酶替代物—纳米酶。其中自身结构可调的金属有机骨架(MOFs)更是纳米酶的一个重要分支。特别是铁基MOFs,由于金属中心为铁离子,可以发生Fenton反应,是潜在的优异的类酶模拟物。此外,铁基MOFs本身固有的高比表面积、丰富的基团结合点和多孔结构,不仅可以充当酶催化剂,还可以作为其他纳米酶材料的载体进一步提高铁基MOFs的类酶活性。本文设计合成了具备优异类酶活性的两种铂纳米颗粒(Pt NPs)负载的铁基MOFs,以此构建分析检测体系,实现生物分子的高灵敏检测。其具体研究内容如下:(1)通过水热法合成了尺寸均匀的MIL-88B-NH2(Fe-MOF),然后利用Fe-MOF丰富的-NH2基团与Pt NPs结合形成具有更多活性位点的Pt/Fe-MOF杂化纳米酶。由于Pt NPs与Fe-MOF两组分之间的协同作用,电子从Pt原子转移到Fe原子,加速了Fe3+/Fe2+的氧化还原循环,使得Pt/Fe-MOF的类过氧化物酶活性得到了很大的提高。实验和密度泛函理论计算(DFT)都证实了电子之间的传输和分布。最后,利用Pt/Fe-MOF优异的类酶活性,构建了一种灵敏、简便且快速的比色方法,实现了血清样品中的葡萄糖高灵敏检测,这在糖尿病的临床诊断中具有重大的应用价值。(2)同时本文选用比表面积更大的另一种铁基MOF(NH2-MIL-101)作为负载基底,将提供更多的-NH2结合位点来提升Pt NPs的负载,从而增加杂化纳米酶的催化活性位点,进一步提高Pt/NH2-MIL-101的类酶活性。经过大的比表面积、减少基底尺寸以及双金属活性中心等多种条件优化策略,可进一步提高Pt/NH2-MIL-101的类过氧化物酶活性。再利用Pt/NH2-MIL-101催化H2O2产生的羟基自由基(·OH)以及多巴胺(DA)对·OH竞争作用,达到对比色变化的抑制,从而构建了一种快速、灵敏和重复性好的人体血清中DA含量的比色测定方法。这在临床诊断DA引起的各种疾病中具有广阔的前景。
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