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氨基酸@金簇的模拟氧化酶活性及其对NO2-/NO的检测研究

2020-12-02阅读(83)

氨基酸@金簇的模拟氧化酶活性及其对NO2-/NO的检测研究

论文摘要

生物化学分析方法的研究在近年来取得了很大的进展,且应用领域非常广泛,其中纳米材料生物分析方法引起了研究者们的广泛关注,纳米材料作为潜在的分析探针,不仅提高了灵敏度,而且为单分子领域的分析提供了新的平台。作为人工酶的新兴研究领域,纳米酶独特的性质,吸引了研究人员们的巨大兴趣。与天然酶和经典人工酶相比,纳米酶在多个方面具有优势,如成本低,易于大规模生产,对恶劣环境的稳健性,长期储存以及尺寸/组成依赖性等。到目前为止,已经探索出许多纳米材料用来模拟各种天然酶,如过氧化氢酶,氧化酶,过氧化物酶,超氧化物歧化酶（SOD）和漆酶等。其中一些被应用于生物分析,环境分析和医学治疗等,并通过比色,荧光和电化学方法检测各种生物分子。目前,对于纳米酶的生物传感研究,主要集中在具有模拟过氧化氢酶活性的纳米材料,对于具有模拟氧化酶活性纳米材料的研究还比较少。以生物分子作为保护剂制备的金纳米簇,具有低毒性、高水溶性、光稳定性、电学活性和良好的生物相容性等优点,被广泛应用于生物成像、荧光标记、电化学发光传感等研究。基于以上研究背景,本研究将首次将His@AuNCs纳米酶的催化活性与电催化活性相结合应用于生物分析。本研究中,选择了四种氨基酸保护的金簇,BSA@AuNCs,Cyt@AuNCs,His@AuNCs和Lys@AuNCs,其中只有His@AuNCs具有模拟氧化酶活性。纳米酶的催化活性一般低于天然酶,通过非共价π-π键的叠加方便快捷的制备了His@AuNCs/RGO纳米复合物,极大的增强了His@AuNCs的模拟氧化酶活性。His@AuNCs/RGO模拟酶的催化活性遵循典型的Michaelis-Menten动力学,并且与His@AuNCs,His@AuNCs/G和His@AuNCs/GO相比,His@AuNCs/RGO对底物TMB表现出最高的亲和力。同时,与其他纳米复合材料修饰电极相比,His@AuNCs/RGO-GCE对TMB具有最高的电催化活性。亚硝酸盐抑制His@AuNCs/RGO对TMB的酶催化氧化和电催化氧化过程,这种现象表明亚硝酸盐与TMB竞争共同的催化活性位点,亚硝酸盐可作为His@AuNCs/RGO的底物使用。根据以上发现,开发了用于检测亚硝酸盐的比色和电化学传感器,其完全结合了His@AuNCs/RGO优异的酶催化性能和电催化性能。比色法检测显示亚硝酸盐浓度的线性为10μM至500μM（r2=0.98）,检测限为2μM。在电化学检测中,DPV技术检测亚硝酸盐,在2.5μM至5700μM之间具有良好的线性关系,检测限为0.7μM;在i-t电流技术中亚硝酸盐在1.0μM至7000μM之间具有良好的线性关系,检测限为0.5μM。该方法成功应用于香肠中亚硝酸盐的检测,回收率在94.67%100.28%之间。因此所开发的传感器灵敏度高,线性范围宽,检测限低,应用在实际样品中具有较高的可靠性。并且利用His@AuNCs/RGO传感器的特性实现了对NO的检测。因此,本研究有助于为生物化学和生物化学分析中各种生物传感器的开发和应用提供新的思路。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 纳米酶
  •     1.2.1 金属纳米材料模拟酶
  •     1.2.2 金属氧化物纳米材料模拟酶
  •     1.2.3 碳基纳米材料模拟酶
  •     1.2.4 新型纳米材料模拟酶
  •   1.3 纳米材料
  •     1.3.1 纳米材料的合成
  •     1.3.2 纳米材料的性质
  •   1.4 纳米酶在生物分析中的应用
  • 2O2'>    1.4.1 纳米酶检测H2O2
  •     1.4.2 葡萄糖的纳米酶传感
  •     1.4.3 纳米酶传感器检测核酸
  •   1.5 本论文整体构想及主要研究内容
  •   1.6 本论文创新之处
  • 第2章 His@AuNCs模拟氧化酶活性及RGO对其酶活性增强的研究
  •   2.1 引言
  •   2.2 材料与方法
  •     2.2.1 试剂与仪器
  •     2.2.2 实验方法
  •   2.3 结果与分析
  •     2.3.1 His@AuNCs/RGO的模拟氧化酶活性
  •     2.3.2 纳米酶的酶动力学实验
  •     2.3.3 表征His@AuNCs/RGO
  •   2.4 本章小结
  • 第3章 基于His@AuNCs/RGO的模拟氧化酶活性对亚硝酸盐的检测
  •   3.1 引言
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 试剂与仪器
  •     3.2.2 实验方法
  •   3.3 结果与分析
  •     3.3.1 His@AuNCs/RGO比色检测亚硝酸盐
  •     3.3.2 亚硝酸盐与TMB在 His@AuNCs/RGO-GCE的响应
  •     3.3.3 修饰电极（His@AuNCs/RGO-GCE）的制备及其电化学性能
  •     3.3.4 His@AuNCs/RGO-GCE电化学检测亚硝酸盐
  •     3.3.5 实际样品中亚硝酸盐的检测
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 His@AuNCs/RGO-GCE的一氧化氮电化学传感器
  •   4.1 引言
  •   4.2 材料与方法
  •     4.2.1 试剂与仪器
  •     4.2.2 实验方法
  •   4.3 结果与分析
  •     4.3.1 NO在 His@AuNCs/RGO-GCE电极上的响应
  •     4.3.2 His@AuNCs/RGO-GCE检测NO
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士研究生期间取得的科研成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘璐

    导师: 杜捷

    关键词: 纳米酶,模拟氧化酶,电催化活性,亚硝酸盐,一氧化氮

    来源: 西北师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 生物学,自动化技术

    单位: 西北师范大学

    基金: 国家自然科学基金(No.21165015,21565020)

    分类号: Q503;TP212.3

    总页数: 82

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