基于三倍體dna為模板的銀鉑雙金屬納米簇及其合成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇及其合成方法，所述合成方法包括步驟：將三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液混勻后在室溫避光條件下反應(yīng)8?12min；在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)4?6min，得到三倍體銀鉑雙金屬納米簇產(chǎn)物。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案合成得到的三倍體銀鉑雙金屬納米簇具有高穩(wěn)定性、合成簡單快速、可表現(xiàn)類似酶功能的特點(diǎn)，可用于底物的催化以及制造生物傳感器。
【專利說明】
基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米技術(shù)的進(jìn)步為納米材料在生物學(xué)催化劑領(lǐng)域開創(chuàng)了新的思路。過氧化酶類似物或者氧化酶類似物的活性已經(jīng)在不同的納米材料中被發(fā)現(xiàn)，例如金屬氧化物納米材料、碳納米材料、貴金屬納米粒子及一些復(fù)合材料都具有過氧化物模擬酶活性，能催化H2O2氧化TMB。作為低成本可代替自然酶的方法，我們把這些基于納米材料合成的酶類似物稱為納米酶。它具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括良好的穩(wěn)定性、酶的功能可調(diào)節(jié)性以及設(shè)計(jì)的靈活性。如今，納米材料復(fù)合物包括雙金屬納米粒子和混合的納米材料正在成為有前景的納米酶。
[0003]目前，納米酶具有的協(xié)同效應(yīng)和單成分電子效應(yīng)，及其顯著的提高催化活性的特質(zhì)，引起很多研究人員的關(guān)注，納米酶也逐步在DNA和蛋白質(zhì)檢測應(yīng)用上取得進(jìn)展。以DNA單鏈為模板合成的單倍體雙金屬納米簇具有突出的性質(zhì)，例如合成條件溫和，大小可控、以及生物可兼容性，但是當(dāng)與生物分子相結(jié)合時，可以導(dǎo)致連接上的生物分子親和性喪失，還能導(dǎo)致納米酶催化活性的降低，加之單倍體雙金屬納米簇，其顆粒均勻性差，穩(wěn)定性較差，從而影響納米酶的催化活性，限制了納米酶的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種性能更優(yōu)、制備更便捷的雙金屬納米簇合成方案，提供了一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇及其合成方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，包括如下步驟:
三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液混勻后反應(yīng)8-12min;
在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)4-6min，得到三倍體銀鉑雙金屬納米簇產(chǎn)物。
[0006]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，所述三條單鏈DNA的序列如下:
D:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’；
CD:5，-AAGGGAAAAGGGAA-3，；
S:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’。
[0007]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，所述Ag+溶液為AgNO3溶液;所述Pt2+溶液為K2PtCl4溶液。
[0008]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，所述AgNO3溶液的濃度為lmmol/L;所述K2PtCl4溶液的濃度為3mmol/L;所述NaBH4溶液的濃度為200ymol/L。
[0009]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液反應(yīng)的條件為室溫及避光。
[0010]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液反應(yīng)的時間為I Omin。
[0011]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法中，在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)的條件為40-50°C。
[0012]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法中，在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)的條件為45°C，且反應(yīng)時間為5min。
[0013]發(fā)明人同時還提供了一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇，是由以上各技術(shù)方案所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法合成得到。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案合成得到的三倍體銀鉑雙金屬納米簇具有高穩(wěn)定性、合成簡單快速、可表現(xiàn)類似酶功能的特點(diǎn)，可用于底物的催化以及制造生物傳感器。
【附圖說明】
[0015]圖1是與Ag+結(jié)合形成的穩(wěn)定三倍體結(jié)構(gòu)圖；
圖2是三倍體銀鉑雙金屬納米簇的解鏈溫度曲線圖，插圖:三倍體銀鉑雙金屬納米簇的透射電鏡圖；
圖3(1)為三倍體銀納米簇的熒光光譜圖，(2)為三倍體銀鉑雙金屬納米簇的熒光光譜圖；
圖4為本發(fā)明的米氏方程曲線圖，插圖為催化活性顏色對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式詳予說明。
[0017]實(shí)施例1
一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，包括如下步驟:
各取10 yL 100 ymol/L的三條單鏈DNA母液與10 yL lmol/L AgNO3溶液和20 yL3mol/L K2PtCl4溶液混勻后，避光反應(yīng)1min;
在得到的反應(yīng)體系中加入100 yL 200ymol/L NaBH4溶液混勻后，45°C加熱反應(yīng)5min，得到三倍體銀鉑雙金屬納米簇產(chǎn)物。
[0018]進(jìn)一步地，所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法中，所述三條單鏈DNA的序列如下:
D:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’；
CD:5，-AAGGGAAAAGGGAA-3，；
S:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’。
[0019]本實(shí)施方式所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法的基本原理如下:由于Ag+對C堿基具有良好的親和力，以及氫鍵的作用，則形成如圖1所示的穩(wěn)定的三倍體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過NaBH4的還原反應(yīng)，形成三倍體銀金屬納米簇(AgNCs)，在二價(jià)鈾離子Pt(Ii)存在的條件下，通過Ag(Q)與Pt(Ii)之間的氧化還原反應(yīng)，在三倍體AgNCs表面形成Pt(Q)，接著被NaBH4還原而最終生成三倍體銀鉑雙金屬納米簇。其中，三倍體銀鉑雙金屬納米簇，首先是由其中兩條鏈通過堿基互補(bǔ)配對形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，再由另一條單鏈通過CG.CAg+C圖1)結(jié)合方式形成三倍體結(jié)構(gòu)。
[0020]實(shí)施例2
對本實(shí)施方式合成所得的三倍體銀鉑雙金屬納米簇進(jìn)行表征，包括如下幾個部分:
I)解鏈溫度曲線的表征:DNA的解鏈溫度(Tm)是引物的一個重要參數(shù)，通常將加熱變性使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度稱為該DNA的溶解溫度(melting temperature)。對本實(shí)施方式合成所得的三倍體銀鉑雙金屬納米簇以DNA解鏈溫度作為評測指標(biāo)，將合成的三倍體銀鉑雙金屬納米簇混合液稀釋5倍后，移液至紫外比色皿中，對其進(jìn)行升溫加熱，每升高2°C，測量其在波長260nm處的吸光度值，溫度范圍為10?90 °C，并通過Origin軟件擬合，結(jié)果如附圖2所示:得到的第一個解鏈溫度為37.09°C，第二個解鏈溫度為65.72°C。這表明，本方法能夠很好地合成三倍體銀鈾雙金屬納米簇。
[0021]2)透射電鏡圖的表征:通過透射電鏡圖(TEM)來表征合成物的結(jié)構(gòu)，結(jié)果如附圖2插圖所示，所合成的三倍體銀鉑雙金屬納米簇粒徑均勻，且粒徑約為2nm左右。
[0022]3)熒光光譜的表征:通過熒光光譜譜圖評測本實(shí)施方式所述方法合成的三倍體銀鉑雙金屬納米簇。分別將200 yL合成的三倍體銀納米簇和三倍體銀鉑雙金屬納米簇置于石英比色皿中，熒光分光光度儀掃描450?700 nm的熒光光譜，激發(fā)波長范圍420?500 nm，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為10 nm，電壓800 V，對比二者的熒光光譜譜圖。如附圖3所示:在與作為對照組的三倍體銀納米簇相比時，三倍體銀納米簇隨著激發(fā)波長的增大，峰值的強(qiáng)度也隨之增大，但峰高的位置基本保持不變，這說明所合成的三倍體銀納米簇的粒徑均勻，具有好的穩(wěn)定性。而三倍體銀鉑雙金屬納米簇的峰值隨著波長的增大，強(qiáng)度的變化很小，這是由于Pt(Q)在三倍體銀納米簇表面聚集的作用，使熒光淬滅，同樣說明了三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成效果良好。
[0023]實(shí)施例3
對本實(shí)施方式合成所得的三倍體銀鉑雙金屬納米簇進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，測試表明其可催化ΤΜΒ+Η202體系，使其由無色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。通過本實(shí)施方式所述方法合成的三倍體銀鉑雙金屬納米簇可模擬辣根過氧化酶(HRP)的催化活性，有望作為辣根過氧化酶(HRP)的替代物。其催化活性的表征，包括如下步驟:
I)比色法的表征:通過比色法考察三倍體銀鉑雙金屬納米簇的催化活性，分別取10 yL合成的三倍體銀納米簇和三倍體銀鉑雙金屬納米簇于EP管中，各加入20 yL 500 mmol/LH2O2溶液和40 yL4 mmol/L TMB溶液，混勻后，對比二者的顏色變化情況。在與作為對照組的三倍體銀納米簇的對比下，如附圖4插圖所示，三倍體銀鉑雙金屬納米簇的催化活性顯著，而三倍體銀納米簇基本不呈現(xiàn)催化活性。
[0024]2)米氏方程曲線的表征:取10 yL三倍體銀鉑雙金屬納米簇溶液于EP管中，加入20yL500 mmol/L H2O2溶液和一系列不同濃度的TMB溶液，渦旋混勻，反應(yīng)Imin后，于紫外分光光度儀測量波長652nm處的吸光度值，用Origin軟件擬合試驗(yàn)結(jié)果，如附圖4所示。根據(jù)米氏方程等式計(jì)算出，三倍體銀鉑雙金屬納米簇與不同濃度的TMB反應(yīng)所得Km=365.6，Vm=0.487ΔΑ.min—S由反應(yīng)速率及TMB濃度雙倒數(shù)曲線擬合可得:l/v=715.12/[S] + 1.658，R2=
0.9962。結(jié)果說明所合成的三倍體銀鉑雙金屬納米簇與辣根過氧化物酶相比表現(xiàn)出較好的催化活性，可作為辣根過氧化物酶的替代物。
[0025]綜合上述，本實(shí)施方式所述方法合成三倍體銀鉑雙金屬納米簇粒徑分布均勻，具有高度的穩(wěn)定性。在一定底物溶度范圍內(nèi)，其Km值小于以單倍體為模板合成的銀鉑雙金屬納米簇，證實(shí)了它具有更好的催化活性。所述方法及其可直接獲得的產(chǎn)物有望為模擬酶在生物傳感器應(yīng)用上提供新的思路。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液混勻后反應(yīng)8-12min; (2)在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)4-6min，得到三倍體銀鉑雙金屬納米簇產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，所述三條單鏈DNA的序列如下: D:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’； CD:5，-AAGGGAAAAGGGAA-3，； S:5 ’-TTCCCTTTTCCCTT-3’。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，所述Ag+溶液為AgNO3溶液;所述Pt2+溶液為K2PtCl4溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，所述AgN〇3溶液的濃度為Immo I /L;所述K2P tC 14溶液的濃度為3mmo I /L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鈾雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，所述NaBH4溶液的濃度為200ymol/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液反應(yīng)的條件為室溫及避光。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，三條單鏈DNA母液與Ag+溶液、Pt2+溶液反應(yīng)的時間為I Omin。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)的條件為40-50°C。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三倍體銀鉑雙金屬納米簇的合成方法，其特征在于，在得到的反應(yīng)體系中加入NaBH4溶液混勻后反應(yīng)的條件為45°C，且反應(yīng)時間為5min。10.—種由權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的基于三倍體DNA為模板的銀鉑雙金屬納米簇的合成方法合成得到三倍體銀鉑雙金屬納米簇。
【文檔編號】B22F9/24GK105855565SQ201610435935
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張靜, 陳梅, 陳敬華, 夏垚坤, 劉萌萌, 何文慧
【申請人】福建農(nóng)林大學(xué)