納米酶是一類具有類酶催化活性的納米材料,以其易于制備、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、貯存時(shí)間長等優(yōu)勢而成為新一代天然酶的替代品,在生物分析、成像、治療、環(huán)境保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。碳基納米酶由于來源豐富、成本低廉、生物毒性低等優(yōu)點(diǎn),成為納米酶領(lǐng)域炙手可熱的研究對象。本論文以不同輕質(zhì)元素?fù)诫s的石墨烯為研究對象,考察了不同元素?fù)诫s對石墨烯類酶活性的影響。其中,氮元素的摻雜能夠顯著提高石墨烯的類過氧化物酶活性。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果顯示,通過氮摻雜,可以顯著增強(qiáng)石墨烯對過氧化氫的親和力,并且使其對過氧化氫的親和力優(yōu)于天然辣根過氧化物酶�；诘獡诫s帶來的優(yōu)異性質(zhì),我們進(jìn)一步在氮摻雜的基礎(chǔ)上引入第二種元素?fù)诫s,探究雙元素?fù)诫s石墨烯的類酶活性。結(jié)果證明,硼元素的引入能夠增加類過氧化物酶活性,硫元素的引入能夠增加類氧化酶活性。農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)上防除害蟲和雜草、調(diào)控作物生長的一類化學(xué)藥劑。在增加作物質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí),農(nóng)藥的過量使用也會(huì)污染環(huán)境,破壞生態(tài),危害人體健康。因此,農(nóng)藥的檢測十分重要。常用的農(nóng)藥檢測手段包括色譜技術(shù)、酶聯(lián)免疫吸附測定、生物傳感器等。這些方法雖然靈敏度高,選擇性好,但是或依賴于昂貴的儀器,需要復(fù)雜... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

模擬酶和納米酶的發(fā)展歷程[4,6]

第一章緒論2氧化酶等性質(zhì)[17]。圖1.1模擬酶和納米酶的發(fā)展歷程[4,6]。1.1.1碳納米材料模擬過氧化物酶的活性2010年，Qu等人第一次提出單壁碳納米管（single-walledcarbonnanotube,SWNT）具有過氧化物酶活性，排除合成過程中金屬原料的干擾，SWNT能夠催化過氧化氫（H2O2）和3,3",5,5"-四甲基聯(lián)苯胺鹽酸鹽（3,3",5,5"-tetramethylbenzidine,TMB）反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色產(chǎn)物。利用這一性質(zhì)，他們檢測了疾病相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性。錯(cuò)配的DNA能夠通過π-π堆疊作用與SWNT緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合物。正常DNA同樣能夠與SWNT結(jié)合，但是結(jié)合力弱于錯(cuò)配DNA。高濃度的鹽溶液能夠屏蔽排斥作用，促使SWNT聚集，而與錯(cuò)配DNA結(jié)合后，錯(cuò)配DNA的負(fù)電荷會(huì)增加靜電排斥力，抑制SWNT的聚集，正常DNA則沒有抑制效果。因此，經(jīng)過離心之后，正常DNA結(jié)合的SWNT能夠很好地沉淀保留，而錯(cuò)配DNA結(jié)合的SWNT會(huì)隨上清液排出。通過比色法檢測所余物質(zhì)的過氧化物酶活性，就可以判斷DNA是否錯(cuò)配（如圖1.2）[18]。圖1.2SWNT檢測錯(cuò)配DNA的原理圖[18]。

第一章緒論3同年，他們發(fā)現(xiàn)羧基修飾的氧化石墨烯（GO-COOH）同樣具有過氧化物酶活性，能夠催化H2O2和TMB產(chǎn)生藍(lán)色產(chǎn)物。為了更好地分析催化機(jī)理，他們計(jì)算了GO-COOH催化反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，其中以TMB為底物得到的米氏常數(shù)Km為0.0237±0.001mM，而天然的辣根過氧化物酶（horseradishperoxidase,HRP）的Km為0.275±0.013mM，二者相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，說明GO-COOH比HRP對TMB的親和力更強(qiáng)。利用GO-COOH的類過氧化物酶活性，他們設(shè)計(jì)了比色法來檢測H2O2的含量。在35°C，pH4.0的最適條件下，檢測H2O2濃度的線性范圍為50nM-1μM，檢測下限為50nM。通過進(jìn)一步耦聯(lián)葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase,GOx），他們用比色法檢測葡萄糖的含量（圖1.3）。葡萄糖首先被GOx氧化生成H2O2，然后利用GO-COOH催化生成的H2O2與TMB反應(yīng)，可以間接得到吸光度與葡萄糖濃度的對應(yīng)關(guān)系。檢測葡萄糖濃度的線性范圍為1-20μM，檢測下限為1μM[19]。圖1.3GO-COOH與GOx耦聯(lián)檢測葡萄糖的原理圖[19]。2013年，Chen等人發(fā)現(xiàn)石墨烯量子點(diǎn)（graphenequantumdot,GQD）具有比氧化石墨烯（grapheneoxide,GO）更強(qiáng)的類過氧化物酶活性。因此，GQD能夠檢測更低濃度的H2O2和葡萄糖，H2O2的檢測下限能達(dá)到10nM，葡萄糖的檢測下限低至0.5μM。此外，GQD還能用于谷胱甘肽（glutathione,GSH）的檢測。因?yàn)镚SH能夠與H2O2反應(yīng)生成氧化谷胱甘肽（GSSG）和水，從而消耗溶液中的H2O2，使得GQD催化TMB反應(yīng)得到的藍(lán)色產(chǎn)物減少。由此得到的GSH檢測線性范圍為0.5-100μM，該方法成功地檢測了腫瘤細(xì)胞中的GSH含量[20]。


本文編號(hào)：3384914