一種BiOI模擬酶材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種B1I模擬酶材料及其應(yīng)用，屬于模擬酶領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然酶是一類具有特殊催化活性和特定空間構(gòu)象的生物大分子，絕大多數(shù)天然酶是具有超分子結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，這種超分子結(jié)構(gòu)是由一百多個(gè)甚至幾千個(gè)氨基酸通過非共價(jià)鍵相互作用折疊或自組裝而成以及少數(shù)具有催化功能的RNA分子。由于天然酶的活性位點(diǎn)上存在大量的官能團(tuán)，并且還具有一定的空間構(gòu)型，它與催化底物的相互作用在構(gòu)型上存在著較嚴(yán)格的匹配關(guān)系，能夠在十分溫和的條件下高效、專一地催化各種生物化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)生物體的新陳代謝(Eisenmesser et al., Science 295 (2002) 1520-1523; Benkovicet al., Science 301 (2003) 1196-1202.)。但是，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，對(duì)熱、酸、堿不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)易發(fā)生變化而失去催化活性。另外，天然酶在生物體內(nèi)的含量很低，很難通過純化大量獲得天然酶，故價(jià)格昂貴，大大限制了它的實(shí)際應(yīng)用。因此，合成在化學(xué)結(jié)構(gòu)、催化效率、特異性和選擇性上都和天然酶相似的模擬酶受到了研究者的廣泛關(guān)注。從尺寸、形狀以及表面電荷來說，納米材料與天然酶具有一定的相似之處，其比表面積大、表面活化中心多，催化活性和催化效率都大大增強(qiáng)。因此，納米材料模擬酶的研究正在迅速堀起，在生物、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域取得了許多新成果。
[0003]過氧化物酶(Horseradish peroxidase，簡(jiǎn)稱HRP)是由微生物或植物所產(chǎn)生的一類氧化還原酶，是以過氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶。HRP在生物體內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，由于在建立一些目標(biāo)物質(zhì)的分析方法中，H2O2是一種重要的中間物質(zhì)，因此對(duì)過氧化物酶的模擬研究以及建立涉及H2O2的分析方法一直是人們感興趣的研究方向。自2007年Gao等(Gao et al., Nat.Nanotechnol.2 (2007) 577-583.)發(fā)現(xiàn)四氧化三鐵納米粒子具有過氧化物模擬酶特性以來，納米材料模擬過氧化物酶在催化領(lǐng)域的研究不斷深入并取得了一系列研究成果。目前已報(bào)道的具有模擬過氧化物酶性能的納米材料還有Co3O4 (Mu etal., Chem.Commun.48 (2012) 2540-2542.)J2O5 (Andre et al., Adv.Funct.Mater., 2011， 21: 501-509.)、B1Br (Li et al., Nanoscale, 6 (2014) 4627-4634.)等。近期，B1I因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和良好的催化性能受到了廣泛關(guān)注。B1I是一種光敏材料，具有四方相結(jié)構(gòu)，是由[Bi2O2]片層與兩層碘元素交替排列形成的片層狀結(jié)構(gòu)，另外，Bi3+和I—中特殊的3d電子結(jié)構(gòu)使其具有良好的催化性能(Xiao et al.，J.Mater.Chem.20(2010) 5866-5870.)，在光電催化等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，但是其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用潛能尚未開發(fā)。
[0004]因此，本發(fā)明以B1I作為模擬過氧化物酶，通過顯色反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)H2O2快速檢測(cè)，對(duì)B1I在免疫分析等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種B1I模擬酶材料及其應(yīng)用。本發(fā)明通過共沉淀法制備了具有花狀結(jié)構(gòu)的B1I，該材料具有良好的模擬過氧化物酶催化性能，可以對(duì)H2O2進(jìn)行快速檢測(cè)，在免疫分析等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。同時(shí)該材料的制備方法具有簡(jiǎn)單易行、價(jià)格低廉和重復(fù)性好等特點(diǎn)。
[0006]一種B1I模擬酶材料，其特征在于該材料為具有花狀結(jié)構(gòu)的B1I，尺寸為300 nm?5 mmD
[0007]上述B1I模擬酶材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
將Bi(NO3)3.5H20溶于乙醇或乙二醇中得溶解液A;將KI或KI和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于超純水中得溶解液B;然后將上述溶解液B在攪拌條件下逐滴滴加到上述溶解液A中得懸浮液，調(diào)節(jié)懸浮液pH值為7，之后繼續(xù)攪拌12?36 h ；反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過抽濾、洗滌和40?80°C干燥2?10 h即得具有花狀結(jié)構(gòu)的B1I。
[0008]所述Bi(NO3)3.5H20與KI的摩爾比為1:1;所述PVP與Bi(NO3)3.5H20的質(zhì)量摩爾比為0~1.0:1 g/mmolο
[0009]所述Bi(N03)3.5H20與乙醇或乙二醇的摩爾體積比為0.05?0.5:1 mmol/mL，所述KI與超純水的摩爾體積比為0.05?0.5:1 mmol/mL。
[0010]所述調(diào)節(jié)懸浮液pH值采用濃度為1.0-5.0 mol/L的NH3.H2O或NaOH。
[0011]所述B1I模擬酶材料作為過氧化物酶，用于對(duì)底物3，3’，5，5’_四甲基聯(lián)苯胺(TMB)進(jìn)行催化氧化，實(shí)現(xiàn)對(duì)H2O2的快速檢測(cè)。
[0012]所述B1I模擬酶材料模擬過氧化物酶性能具體測(cè)試方法為:依次向離心管中加入磷酸鹽緩沖液(PBS)、H202溶液、TMB的乙醇溶液和B1I分散液，反應(yīng)7 min后觀察溶液顏色變化，并記錄400?800 nm下的紫外可見吸收光譜;所述B1I終濃度為100 mg/mL；所述H2O2終濃度為2.5 mmol/L;所述TMB終濃度為0.8 mmol/L。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明采用共沉淀法制備B1I模擬酶材料，制備方法工藝簡(jiǎn)單、易于控制、成本低廉。
[0014](2)本發(fā)明制備的B1I模擬酶材料具有良好的模擬過氧化物酶催化性能，可以通過比色法快速檢測(cè)H2O2,并且具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)利用性，在免疫分析等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的B1I模擬酶材料的XRD圖譜(A)和FESEM照片(B)。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的B1I模擬酶材料模擬過氧化物酶的紫外可見吸收光譜圖(A)和B1I模擬酶材料重復(fù)進(jìn)行10次模擬酶實(shí)驗(yàn)后的吸光度值(B)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，有助于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1花狀B1I的制備
通過共沉淀法制備。將2.0 mmol Bi(NO3)3.5H20溶于40 mL乙二醇中，磁力攪拌使之溶解，得溶解液A;同時(shí)將2.0 mmol KI溶于40 mL超純水中，然后磁力攪拌使之溶解，得溶解液B;然后將上述溶解液B在磁力攪拌下逐滴滴加到上述溶解液A中，得懸浮液；之后用2.0mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)懸浮液的pH為7，之后在室溫下繼續(xù)攪拌24 h;攪拌結(jié)束后，產(chǎn)物經(jīng)過抽濾，抽濾所得沉淀依次經(jīng)超純水和無水乙醇洗滌，而后于60 °C干燥6 h，可得到具有花狀結(jié)構(gòu)的B1I，尺寸約為300歷(參見圖1)0
[0019]圖1(A)為實(shí)施例1所制備樣品的XRD圖譜。由圖可知，所有衍射峰的位置與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS N0.73-2062完全吻合，均歸屬于四方晶系B1I，而且沒有出現(xiàn)任何雜質(zhì)相，可以確定實(shí)施例1制備的樣品為純的四方相B1I。此外，由圖可知，樣品的衍射峰強(qiáng)度較小，衍射峰較寬，說明所制備的B1I結(jié)晶度較差。圖1(B)為實(shí)施例1所制備樣品的FESEM照片，由圖可見，所制備的B1I為三維分層