二羧基邻菲啰啉金属有机凝胶的制备及其模拟酶性质的分析应用研究

论文摘要

天然酶广泛存在于生命体中,可以高效率和高选择性地催化和加速代谢过程中的化学反应。然而,天然酶的高成本、易变性和使用条件严苛等缺点极大地限制了它们的应用。为解决这一难题,低成本、易制备、性质稳定、高催化活性的纳米酶应运而生,开启了纳米材料性能研究的新篇章。金属有机凝胶（Metal-Organic Gels,MOGs）是金属离子与有机桥联配体配位后通过超分子作用力自组装形成的一种金属有机智能软材料。MOGs材料一般具有大的比表面积、疏松多孔的结构和开放的金属活性位点,具有良好的光学、电学、以及刺激响应等特性,已被广泛地应用于吸附、分析检测、催化和生物医学等领域。目前,MOGs在催化领域中作为催化剂的应用局限于有机催化,而MOGs的模拟酶性质还未见报道。因此,本文以二羧基-邻菲啰啉为配体与金属离子Fe（Ⅲ）和Ru（Ⅲ）反应制备了新型金属有机凝胶及其复合材料,研究了其模拟酶性质,并成功应用于药物小分子的检测。具体研究内容如下:1.模拟酶特性Fe-MOGs的制备及其在多巴胺检测中的应用。以2,9-二甲酸-1,10-邻菲啰啉为配体,Fe3+为中心金属离子,在室温下通过简单的混合得到片状形貌的Fe-MOGs。经冷冻干燥除去MOGs中的溶剂分子后,得到的金属有机干凝胶（Fe-MOXs）具有优异的氧化物模拟酶活性,能直接催化溶解氧分解产生活性氧自由基从而氧化鲁米诺产生化学发光。由于多巴胺能被自由基氧化从而直接抑制鲁米诺的化学发光,据此,建立了检测尿样中多巴胺的化学发光新方法。在最优条件下,多巴胺浓度与化学发光强度呈良好的线性关系,线性范围和检测限分别为为0.05μM-0.6μM和20.4 nM。2.高模拟酶活性AuNPs/MOGs（Fe）复合材料的制备及其在灭线磷检测中的应用。铁基金属有机凝胶（MOGs（Fe））具有配位不饱和的金属活性中心,能与含酚羟基的还原剂络合从而还原氯金酸生成具有模拟酶活性的金纳米颗粒（AuNPs）,极大地增强材料的模拟酶活性。本实验先通过鞣酸中酚羟基与MOGs（Fe）表面配位不饱和Fe（Ⅲ）间的络合作用将鞣酸固定在MOGs（Fe）表面,以鞣酸为还原剂在MOGs（Fe）表面原位还原氯金酸生成AuNPs。这一复合材料AuNPs/MOGs（Fe）具有协同增强的过氧化物模拟酶催化活性。在H2O2存在下,AuNPs/MOGs（Fe）能协同催化H2O2分解产生多重活性氧自由基,从而氧化鲁米诺产生增强的化学发光信号。基于有机磷农药能不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶的活性,从而抑制H2O2的产生,降低鲁米诺化学发光强度,建立了环境水样中灭线磷灵敏检测的化学发光新方法。在最优检测条件下,灭线磷的线性范围和检测限分别为5 nM-800 nM和1 nM。3.双重过氧化物模拟酶特性Ru-MOGs的制备及其在葡萄糖检测中的应用。以2,9-二甲酸-1,10-邻菲啰啉为配体,Ru3+为中心金属离子,通过简单的一步法合成了三维纤维网状结构的Ru-MOGs。在对Ru-MOGs冷冻干燥处理除去包裹的溶剂以暴露出纤维多孔结构后,该Ru-MOGs展现出双重过氧化物模拟酶活性。在H2O2存在下,Ru-MOGs既具有辣根过氧化物酶活性,能在酸性条件下催化氧化多巴胺,在碱性条件下催化鲁米诺化学发光,又具有NADH过氧化物酶活性,能催化NADH氧化产生具有生物活性的NAD+辅因子。此外,酶促动力学研究表明Ru-MOGs是一种有效的非均相催化剂,具有高催化速率和与底物的强亲和能力。应用其辣根过氧化物模拟酶活性,构建了葡萄糖检测的化学发光分析方法,其检测范围和检测限分别为0.02μM-5μM和9 nM。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩写符号对照表
• 第1章 绪论
•   1.1 纳米酶
•     1.1.1 纳米酶的简介
•     1.1.2 纳米酶的分类
•     1.1.3 纳米酶的应用
•   1.2 金属有机凝胶
•     1.2.1 金属有机凝胶的简介
•     1.2.2 金属有机凝胶的特性
•     1.2.3 金属有机凝胶的应用
•   1.3 存在的主要问题
•   1.4 研究目标、研究内容和研究方案
•     1.4.1 研究目标
•     1.4.2 研究内容
•     1.4.3 研究方案
• 第2章 模拟酶特性铁（Ⅲ）基金属有机凝胶的制备及其在多巴胺检测中的应用
•   2.1 前言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 材料及试剂
•     2.2.2 实验仪器
•     2.2.3 铁（Ⅲ）基金属有机凝胶的制备
•     2.2.4 铁（Ⅲ）基金属有机凝胶催化鲁米诺化学发光测定
•     2.2.5 水溶液或尿液中的多巴胺检测
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 铁（Ⅲ）基金属有机凝胶的表征
•     2.3.2 铁（Ⅲ）基金属有机凝胶的模拟酶活性研究
•     2.3.3 化学发光机理
•     2.3.4 多巴胺的检测
•   2.4 小结
• 第3章 高模拟酶活性AuNPs/MOGs（Fe）复合材料的制备及其在灭线磷检测中的应用
•   3.1 前言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 材料及试剂
•     3.2.2 实验仪器
•     3.2.3 AuNPs/MOGs（Fe）复合材料的合成
•     3.2.4 AuNPs/MOGs（Fe）的过氧化物模拟酶性能研究
•     3.2.5 有机磷农药的测定
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 AuNPs/MOGs（Fe）的合成与表征
•     3.3.2 AuNPs/MOGs（Fe）的过氧化物模拟酶活性研究
•     3.3.3 化学发光机理
•     3.3.4 灭线磷的检测
•   3.4 小结
• 第4章 双重过氧化物模拟酶特性Ru（Ⅲ）基金属有机凝胶的制备及其在葡萄糖检测中的应用
•   4.1 前言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 材料及试剂
•     4.2.2 实验仪器
•     4.2.3 Ru-MOGs的合成
•     4.2.4 Ru-MOGs的模拟酶性能研究
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 Ru-MOGs的合成与表征
•     4.3.2 Ru-MOGs的辣根过氧化物酶催化活性研究
•     4.3.3 Ru-MOGs的NADH过氧化物酶催化活性研究
•     4.3.4 酶活性的动力学曲线
•     4.3.5 葡萄糖的检测
•   4.4 小结
• 第5章 全文总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 前景展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间论文发表情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何丽

导师: 李原芳

关键词: 金属有机凝胶,模拟酶,复合材料,化学发光,分析应用

来源: 西南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,有机化工

单位: 西南大学

基金: 国家自然科学基金:金属有机软智能材料的制备及其在阴离子传感中的应用研究(编号:21575117)

分类号: TQ427.26;Q814

总页数: 84

文件大小: 5154K

下载量: 92