納米酶,是一類具有生物酶催化性質(zhì)的納米材料。相比于生物酶,納米酶具有易于制備,儲(chǔ)存以及較低的成本等優(yōu)點(diǎn),受到了越來越多研究學(xué)者的關(guān)注。近幾年,隨著納米材料的快速發(fā)展,納米酶的研究也突飛猛進(jìn),不同種類的納米復(fù)合材料被發(fā)現(xiàn)具有類似天然酶的催化性質(zhì),例如氧化酶,過氧化物酶,過氧化氫酶等等。因?yàn)榧{米酶的高穩(wěn)定性和易于修飾等優(yōu)點(diǎn),在生物傳感和免疫測(cè)定等分析領(lǐng)域,納米酶逐漸成為替代天然酶的熱門材料。本論文中,我們開發(fā)了不同種類的類過氧化物酶用于比色葡萄糖傳感器的構(gòu)建。材料種類從金屬,金屬氧化物,到石墨烯復(fù)合材料;類酶催化活性從單種模擬酶性質(zhì)(單酶)到雙重模擬酶性質(zhì)(雙酶)再到三重模擬酶性質(zhì)(三酶)。并且通過共沉淀方法,我們構(gòu)建了一個(gè)人工模擬酶系統(tǒng)用于級(jí)聯(lián)催化,成功實(shí)現(xiàn)一步法檢測(cè)葡萄糖的生物傳感器。詳細(xì)內(nèi)容如下:1.我們成功合成了三維多孔的氮摻雜石墨烯。有趣的是,當(dāng)反應(yīng)體系中加入血紅素時(shí),石墨烯納米片的表面生長(zhǎng)了Fe_3O_4納米粒子,大大提高了該材料的類過氧化物酶催化活性。我們也是首次通過引入血紅素在三維結(jié)構(gòu)石墨烯表面成功生長(zhǎng)了Fe_3O_4納米粒子。該制備方法只需一鍋水浴加熱合成,簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì),綠色。更重要的是,該材料具有優(yōu)異的類過氧化物酶性質(zhì),基于此,我們成功構(gòu)建了新型的葡萄糖生物傳感器,檢測(cè)限可以達(dá)到0.8?M。2.通過軟模板方法我們合成了多孔Co_3O_4納米片。通過使用兩性三嵌段聚合物F127膠體作為造孔劑,可以制備出多孔的Co(OH)_2納米片。經(jīng)過煅燒處理后,獲得的Co_3O_4保留了前驅(qū)體Co(OH)_2的六邊形多孔形貌及相似尺寸。制備的多孔Co_3O_4納米片(Co_3O_4-F)同時(shí)具有類過氧化物酶和類過氧化氫酶的催化活性。有趣的是,這兩種模擬酶性質(zhì)可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的溫度和pH進(jìn)行控制。此外,Co_3O_4-F在偏中性的環(huán)境中依然具有較好的類過氧化物酶活性,為一步法檢測(cè)葡萄糖提供了新思路。隨后,我們成功制備了基于Co_3O_4-F納米酶一步法檢測(cè)葡萄糖的比色傳感器,使實(shí)驗(yàn)操作更為簡(jiǎn)單快捷。3.貴金屬材料(例如:Pd,Pt,Au)被發(fā)現(xiàn)具有多重模擬酶活性以及高的催化活性和穩(wěn)定性,其應(yīng)用也得到了快速的發(fā)展。本工作合成了NiPd空心球(NiPd hNPs)納米材料,發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)越的三重模擬酶活性:氧化酶,過氧化物酶和過氧化氫酶。為探討NiPd hNPs催化活性的來源,我們制備了Ni球和Pd球進(jìn)行對(duì)照詳細(xì)研究,并且基于NiPd hNPs的過氧化物模擬酶性質(zhì),我們成功構(gòu)建了高靈敏高選擇性的比色葡萄糖傳感器。4.這項(xiàng)工作報(bào)道了一種簡(jiǎn)易的方法構(gòu)造人工模擬酶系統(tǒng)用于級(jí)聯(lián)催化。通過共沉淀法,我們將Ni Pd空心球和葡萄糖氧化酶(GOx)同時(shí)固定在沸石分子篩(ZIF-8)上。制備出的GOx@ZIF-8(NiPd)納米花不僅表現(xiàn)出NiPd空心球的類過氧化物酶活性,而且保持了GOx的生物酶活性。基于GOx@ZIF-8(NiPd)的多酶系統(tǒng),我們成功制備了用于快速檢測(cè)葡萄糖的比色傳感器,并將可視化檢測(cè)葡萄糖的級(jí)聯(lián)反應(yīng)成功地組合到一個(gè)步驟中。此外,GOx@ZIF-8(NiPd)修飾電極展現(xiàn)出良好的GOx生物活性和對(duì)氧還原反應(yīng)的較高電催化性能,因此,該電極也可用于對(duì)葡萄糖的電化學(xué)檢測(cè)。這里提出的多重酶系統(tǒng)構(gòu)建策略架起了一座納米酶與生物酶的合作橋梁,融合兩者的性質(zhì)和功能,為今后的多重催化和級(jí)聯(lián)反應(yīng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;TP212.3
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 模擬酶概述
    1.2 納米酶概述
    1.3 納米酶分類及應(yīng)用
        1.3.1 類過氧化物酶
            1.3.1.1 類過氧化物酶概述
            1.3.1.2 類過氧化物酶在生物分析領(lǐng)域中的應(yīng)用
        1.3.2 類氧化酶
        1.3.3 類過氧化氫酶
        1.3.4 類超氧化物歧化酶
        1.3.5 類水解酶
    1.4 納米酶展望
    1.5 選題的目的與意義
    參考文獻(xiàn)
第二章 單酶：一鍋法合成具有增強(qiáng)納米酶活性的三維多孔雜化石墨烯用于葡萄糖檢測(cè)
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 試劑和儀器
        2.2.2 三維結(jié)構(gòu)石墨烯雜化材料的制備
        2.2.3 3DGH-5修飾電極的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
        2.2.4 類過氧化物酶性質(zhì)的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
        2.2.5 比色檢測(cè)葡萄糖
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 3 DGH-5的制備與表征
        2.3.2 3 DGH-5的類過氧化物酶活性
        2.3.3 基于3DGH-5檢測(cè)葡萄糖
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
3O₄納米片在葡萄糖傳感器中應(yīng)用'>第三章 雙酶：具有可調(diào)節(jié)雙酶性質(zhì)的多孔Co₃O₄納米片在葡萄糖傳感器中應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 試劑和儀器
3O₄納米片的制備'>        3.2.2 多孔Co₃O₄納米片的制備
        3.2.3 類過氧化物酶性質(zhì)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
3O₄納米片一步法檢測(cè)葡萄糖'>        3.2.4 基于多孔Co₃O₄納米片一步法檢測(cè)葡萄糖
    3.3 結(jié)果與討論
3O₄納米片的制備和表征'>        3.3.1 多孔Co₃O₄納米片的制備和表征
3O₄納米片的可調(diào)節(jié)雙酶性質(zhì)'>        3.3.2 多孔Co₃O₄納米片的可調(diào)節(jié)雙酶性質(zhì)
3O₄納米片的類過氧化物酶性質(zhì)'>        3.3.3 多孔Co₃O₄納米片的類過氧化物酶性質(zhì)
        3.3.4 一步法檢測(cè)葡萄糖
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 三酶：NiPd空心球的三重模擬酶性質(zhì)及其在比色傳感葡萄糖中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 試劑和儀器
        4.2.2 NiPdhNPs,NiNPs和PdNPs的制備
        4.2.3 類過氧化物酶性質(zhì)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
        4.2.4 ·OH自由基和溶解氧氣的測(cè)量
        4.2.5 比色檢測(cè)葡萄糖
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料的制備和表征
        4.3.2 NiPd空心球的三重模擬酶活性
        4.3.3 NiPd空心球的類過氧化物酶性質(zhì)
        4.3.4 基于NiPd空心球檢測(cè)葡萄糖
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 人工酶系統(tǒng)：GOx@ZIF-8（NiPd）納米花用來模擬級(jí)聯(lián)催化
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 試劑和儀器
        5.2.2 PVP修飾NiPd空心球的制備
        5.2.3 ZIF-8（NiPd）和GOx@ZIF-8（NiPd）的制備
        5.2.4 葡萄糖氧化反應(yīng)
        5.2.5 GOx@ZIF-8（NiPd）修飾電極的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
        5.2.6 ZIF-8（NiPd）作為類過氧化物酶的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
        5.2.7 基于GOx@ZIF-8（NiPd）納米花可視化檢測(cè)葡萄糖
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 ZIF-8（NiPd）和GOx@ZIF-8（NiPd）的制備和表征
        5.3.2 ZIF-8（NiPd）的類過氧化物酶性質(zhì)
        5.3.3 基于GOx@ZIF-8（NiPd）的多重酶系統(tǒng)
        5.3.4 GOx@ZIF-8（NiPd）對(duì)H2O2和葡萄糖的電催化性能
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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1 Lizeng Gao;Xiyun Yan;;Nanozymes: an emerging field bridging nanotechnology and biology[J];Science China(Life Sciences);2016年04期

2 韓占江;王偉華;;幾種模擬酶的研究進(jìn)展[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年01期

3 劉有芹,顏蕓,沈含熙;模擬酶的研究與發(fā)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2005年06期

本文編號(hào)：2837092