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维生素C修饰的Fe3O4MNPs过氧化物模拟酶的特性和应用研究

2020-12-10阅读(225)

维生素C修饰的Fe3O4MNPs过氧化物模拟酶的特性和应用研究

论文摘要

纳米酶作为具有天然酶特性的纳米粒子,因其环境耐受性强、生产成本低和可重复利用等特点,替代天然酶在生物传感、免疫测定、治疗应用、环境保护等方面有大量的应用。但纳米酶催化活性较低、模拟酶种类单一和底物选择特异性较差等缺点,限制了其更广泛的应用。目前改善纳米酶缺点的方法已有:减小粒径、改变形态和形貌、进行表面改性、掺杂其它离子、形成合金等。但总体而言,研究程度还远远不够,仍需发现更多新的纳米酶,探索更好的增强纳米酶活性的方式,拓展更广泛的应用和开展更加深入的机理研究。因此,本文拟以四氧化三铁磁性纳米粒子（Fe3O4MNPs）模拟酶为模板,探寻一种新的增强纳米酶类过氧化物酶活性的方法,探讨其促进机制并探索新的应用方向。本文使用维生素C（VC）通过氧化聚合法,对Fe3O4MNPs进行表面修饰,得到了VC修饰的Fe3O4MNPs（VC/Fe3O4MNPs）。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和Zeta电位分析等手段,表征了材料的物理、化学特性。结果表明合成的材料为纳米级别的Fe3O4,且VC以膜的形式成功的包覆到了Fe3O4的表面,VC/Fe3O4MNPs的质量比约为VC:Fe3O4=1:8,VC的修饰转变了材料电性,在pH=3.6的醋酸醋酸钠缓冲溶液中材料电性由正电转变为负电,Zeta电位由17.3 mV变为–17.6 mV,这使得材料与带正电荷显色底物有更好的亲和性。催化活性的对比,表明VC能够显著的增强Fe3O4MNPs的类过氧化物酶活性。通过稳态动力学研究证明了催化反应符合碰撞机理。并通过研究稳态动力学以及分析淋溶铁离子和催化剂本身在催化中起到的作用,得出VC对Fe3O4MNPs类过氧化物酶活性的增强是通过三种促进方式协同作用实现的,分别为:（1）VC的修饰促进了Fe3O4MNPs与两种底物的（H2O2和TMB）亲和性;（2）VC作为螯合剂促使Fe2+向溶液中的释放,增强了芬顿反应的作用;（3）VC的还原作用,促进了Fe3O4MNPs表面的Fe2+/Fe3+的循环。另外,VC/Fe3O4 MNPs拥有较好的稳定性,在pH值4-10的范围和温度0-60℃的范围内静置处理2 h仍能够保留80%以上的活性。最后以VC/Fe3O4MNPs为催化剂,分别建立了测定H2O2、葡萄糖和硝基苯的比色方法。H2O2的测定范围为0.5-100μM,检出限低至0.29μM。葡萄糖的测定范围为0.5-25μM,检出限低至0.288μM,且具有较好的选择性。表明本文建立的检测H2O2和葡萄糖的方法灵敏度较高。另外,还探讨了硝基苯的比色检测方法,检测范围为0.5-10 mM,检出限为0.38 mM,表明本文的研究体系可以用于比色检测硝基苯类化合物。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 模拟酶
  •   1.2 纳米酶类酶活性的研究
  •     1.2.1 粒径
  •     1.2.2 形状和形貌
  •     1.2.3 表面的改性
  •     1.2.4 掺杂和合金
  •     1.2.5 活化剂和抑制剂
  •   1.3 纳米酶的应用
  •     1.3.1 生物传感
  •     1.3.2 免疫分析测定
  •     1.3.3 治疗应用
  •     1.3.4 环境保护
  •   1.4 研究目的、意义与内容
  •   1.5 技术路线
  • 第2章 纳米酶材料的制备与表征
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验试剂与仪器
  • 3O4 MNPs和 VC/Fe3O4 MNPs的制备'>  2.3 Fe3O4 MNPs和 VC/Fe3O4MNPs的制备
  • 3O4 MNPs和 VC/Fe3O4 MNPs的表征'>  2.4 Fe3O4 MNPs和 VC/Fe3O4MNPs的表征
  •     2.4.1 X射线衍射分析
  •     2.4.2 透射电镜分析
  •     2.4.3 红外光谱分析
  •     2.4.4 热失重分析
  •     2.4.5 Zeta电位分析
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 纳米酶类过氧化物酶性能研究及机理分析
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验试剂与仪器
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 材料过氧化物酶活性验证
  •     3.3.2反应体系条件优化实验
  •     3.3.3 稳态动力学研究
  •     3.3.4 淋溶铁离子作用研究
  •     3.3.5 显色反应前后材料XPS表征
  •     3.3.6 稳定性研究
  •   3.4 结果与讨论
  •     3.4.1 类过氧化物酶活性研究
  •     3.4.2 反应体系条件优化
  •     3.4.3 稳态动力学研究
  •     3.4.4 淋溶铁离子的作用研究
  •     3.4.5 材料固相催化效果研究
  •     3.4.6 机理分析
  •     3.4.7 稳定性研究
  •   3.5 本章小结
  • 2O2、葡糖糖和硝基苯的检测'>第4章 H2O2、葡糖糖和硝基苯的检测
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验原理
  • 2O2 检测原理'>    4.2.1 H2O2检测原理
  •     4.2.2 葡萄糖检测原理
  •     4.2.3 硝基苯检测原理
  •   4.3 实验试剂与仪器
  •   4.4 实验方法
  • 2O2 的检测'>    4.4.1 H2O2的检测
  •     4.4.2 葡糖糖的检测
  •     4.4.3 葡萄糖检测的选择性研究
  •     4.4.4硝基苯的检测对照实验
  •     4.4.5 硝基苯检测条件优化
  •     4.4.6 硝基苯检测
  •     4.4.7 检出限的计算
  •   4.5 结果与讨论
  • 2O2 的检测'>    4.5.1 H2O2的检测
  •     4.5.2 葡萄糖的检测
  •       4.5.2.1 葡萄糖检测的线性范围和检出限
  •       4.5.2.2 葡萄糖检测的选择性研究
  •     4.5.3 硝基苯的检测
  •       4.5.3.1 对照试验
  •       4.5.3.2 反应体系条件优化
  •       4.5.3.3 硝基苯检测的线性范围和检出限
  •   4.6 本章小结
  • 第5章 结论与建议
  •   5.1 结论
  •   5.2 建议
  • 参考文献
  • 个人简历及在学期间科研成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 麻太刚

    导师: 任何军,陈宝玉

    关键词: 维生素,类过氧化物酶活性,比色检测

    来源: 吉林大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 吉林大学

    分类号: Q814

    总页数: 71

    文件大小: 6920K

    下载量: 224

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