新型納米酶在生物分析中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-11-24 18:44
納米酶是一種本身具有酶活性的納米尺度材料,可以作為天然酶的替代物,具有穩(wěn)定性強(qiáng)、價(jià)格低廉和可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。其中,具有類過氧化物酶和類氧化酶性質(zhì)的納米酶尤為引人關(guān)注。因?yàn)?在雙氧水存在或不存在的情況下,它們也可以催化酶底物發(fā)生顏色變化。通過這種顯色反應(yīng),聯(lián)合簡單、快速和實(shí)用的比色法等分析手段可實(shí)現(xiàn)對生物分子的靈敏檢測。本文設(shè)計(jì)和合成了多種形貌不同的納米酶材料,并詳細(xì)研究分析了影響它們過氧化物酶或氧化酶活性的因素,利用納米酶優(yōu)異的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了對葡萄糖和尿酸分子的準(zhǔn)確檢測,研究結(jié)果表明所合成的新型納米酶在生物分析中具有良好的應(yīng)用潛力。（1）在本項(xiàng)研究工作中,我們利用含硫有機(jī)物谷胱甘肽（GSH）提供硫元素,再結(jié)合GSH的還原性質(zhì),簡單快速地合成了無機(jī)FeS納米片（FeS nanosheets）。合成的FeS納米片采用的原料簡單且合成步驟易操作,可以大大減少生產(chǎn)費(fèi)用。它本身具有過氧化物酶活性,能夠催化過氧化物酶底物3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）和過氧化氫（H2O2）。對其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)其對底物的親和能力與辣根過氧化物酶（HRP...
【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
納米酶免疫比色法檢測乳腺癌標(biāo)志分子HER2的示意圖[46]
巧?锎?釁鱗53]，檢測的線性范圍為5-200μM，檢測限為1μM。此外，Yang等人報(bào)道了過氧化物酶活性增強(qiáng)的Pt-Ag/MoS2納米復(fù)合材料[54]。該課題組以此為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種檢測葡萄糖的比色生物傳感器，該線性范圍為1-10μM，檢測限低至0.8μM。Dong課題組[55]將Fe3O4納米顆粒裝載到3D多孔石墨烯上，實(shí)現(xiàn)了對葡萄糖的檢測，檢測限低達(dá)0.8μM。最近，Zhu課題組[56]將葡萄糖氧化酶（GOx）與Fe-MOF整合在一起制備了Fe-MOF-GOx，實(shí)現(xiàn)了對葡萄糖的靈敏檢測，檢測限低達(dá)0.487μM，其比色檢測葡萄糖的原理如圖1.2所示。圖1.2Fe-MOF-GOx納米酶比色法檢測葡萄糖分子的示意圖[56]Wang[57]課題組通過靜電紡絲技術(shù)和煅燒工藝制備了均一、中空的MnCo2O4納米纖維，在無需添加H2O2的情況下，可以氧化TMB發(fā)生相應(yīng)的顯色反應(yīng)。利用該體系的高靈敏度和高選擇性，檢測了L-半胱氨酸，其檢測的線性范圍為0.5-10μM，檢測限低達(dá)34.3nM。尿酸是嘌呤代謝的產(chǎn)物，如果體內(nèi)尿酸濃度過高，將會(huì)引起痛風(fēng)或腎功能衰竭。為了檢測尿酸，Lv[58]首先開發(fā)了BSA穩(wěn)定的Au納米團(tuán)簇（BSA-AuNCs），在實(shí)驗(yàn)最佳條件下檢測尿酸的檢出限為0.36μM。
新型納米酶在生物分析中的應(yīng)用12血糖的濃度。其檢測葡萄糖的流程大致如圖2.1b所示：在氧氣存在的情況下，葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化生成H2O2和葡萄糖酸。加入FeS納米酶將產(chǎn)生的H2O2催化分解成羥基自由基（OH），進(jìn)而將無色的3,3",5,5"-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）氧化成為藍(lán)色氧化態(tài)（oxTMB），產(chǎn)生的顏色變化可以通過肉眼觀察到，也可以在酶標(biāo)儀儀器中檢測吸光度的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對體系中葡萄糖準(zhǔn)確和靈敏地檢測。圖2.1（a）FeS納米片的合成步驟；（b）FeS納米酶檢測葡萄糖分子的示意圖2.2實(shí)驗(yàn)部分2.2.1試劑和儀器本章實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑分別如表2.1和表2.2所示。在整個(gè)研究過程中均使用超純水做溶劑。所有購買的試劑無需進(jìn)一步純化，直接進(jìn)行使用。磷酸鹽緩沖液（PBS）的濃度為0.01M。表2.1實(shí)驗(yàn)所用儀器實(shí)驗(yàn)儀器規(guī)格型號生產(chǎn)廠家透射電子顯微鏡（TEM）HitachiH-800型日本日立公司掃描電子顯微鏡（SEM）JEOLJSM-6700F型日本電子公司X射線衍射儀（XRD）RigakuD/MAX2200型日本理學(xué)公司酶標(biāo)儀Spark10M型瑞士帝肯公司電子天平FA2004N型上海精密科學(xué)儀器有限公司
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米酶:新一代人工模擬酶[J]. 閻錫蘊(yùn). 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2018(02)
本文編號：3516552
【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
納米酶免疫比色法檢測乳腺癌標(biāo)志分子HER2的示意圖[46]
巧?锎?釁鱗53]，檢測的線性范圍為5-200μM，檢測限為1μM。此外，Yang等人報(bào)道了過氧化物酶活性增強(qiáng)的Pt-Ag/MoS2納米復(fù)合材料[54]。該課題組以此為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種檢測葡萄糖的比色生物傳感器，該線性范圍為1-10μM，檢測限低至0.8μM。Dong課題組[55]將Fe3O4納米顆粒裝載到3D多孔石墨烯上，實(shí)現(xiàn)了對葡萄糖的檢測，檢測限低達(dá)0.8μM。最近，Zhu課題組[56]將葡萄糖氧化酶（GOx）與Fe-MOF整合在一起制備了Fe-MOF-GOx，實(shí)現(xiàn)了對葡萄糖的靈敏檢測，檢測限低達(dá)0.487μM，其比色檢測葡萄糖的原理如圖1.2所示。圖1.2Fe-MOF-GOx納米酶比色法檢測葡萄糖分子的示意圖[56]Wang[57]課題組通過靜電紡絲技術(shù)和煅燒工藝制備了均一、中空的MnCo2O4納米纖維，在無需添加H2O2的情況下，可以氧化TMB發(fā)生相應(yīng)的顯色反應(yīng)。利用該體系的高靈敏度和高選擇性，檢測了L-半胱氨酸，其檢測的線性范圍為0.5-10μM，檢測限低達(dá)34.3nM。尿酸是嘌呤代謝的產(chǎn)物，如果體內(nèi)尿酸濃度過高，將會(huì)引起痛風(fēng)或腎功能衰竭。為了檢測尿酸，Lv[58]首先開發(fā)了BSA穩(wěn)定的Au納米團(tuán)簇（BSA-AuNCs），在實(shí)驗(yàn)最佳條件下檢測尿酸的檢出限為0.36μM。
新型納米酶在生物分析中的應(yīng)用12血糖的濃度。其檢測葡萄糖的流程大致如圖2.1b所示：在氧氣存在的情況下，葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化生成H2O2和葡萄糖酸。加入FeS納米酶將產(chǎn)生的H2O2催化分解成羥基自由基（OH），進(jìn)而將無色的3,3",5,5"-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）氧化成為藍(lán)色氧化態(tài)（oxTMB），產(chǎn)生的顏色變化可以通過肉眼觀察到，也可以在酶標(biāo)儀儀器中檢測吸光度的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對體系中葡萄糖準(zhǔn)確和靈敏地檢測。圖2.1（a）FeS納米片的合成步驟；（b）FeS納米酶檢測葡萄糖分子的示意圖2.2實(shí)驗(yàn)部分2.2.1試劑和儀器本章實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑分別如表2.1和表2.2所示。在整個(gè)研究過程中均使用超純水做溶劑。所有購買的試劑無需進(jìn)一步純化，直接進(jìn)行使用。磷酸鹽緩沖液（PBS）的濃度為0.01M。表2.1實(shí)驗(yàn)所用儀器實(shí)驗(yàn)儀器規(guī)格型號生產(chǎn)廠家透射電子顯微鏡（TEM）HitachiH-800型日本日立公司掃描電子顯微鏡（SEM）JEOLJSM-6700F型日本電子公司X射線衍射儀（XRD）RigakuD/MAX2200型日本理學(xué)公司酶標(biāo)儀Spark10M型瑞士帝肯公司電子天平FA2004N型上海精密科學(xué)儀器有限公司
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米酶:新一代人工模擬酶[J]. 閻錫蘊(yùn). 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2018(02)
本文編號：3516552
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