[发明专利]优化纳米酶颗粒活性的方法

说明书

本发明提供了一种优化纳米酶颗粒活性的方法，具体是利用含咪唑环的小分子化合物进行修饰，以改善其对底物H₂O₂的亲和力，从而实现纳米酶颗粒活性优化。通过本发明的方法，将纳米酶颗粒对底物H₂O₂的亲和力提高了12倍，将纳米酶颗粒的催化效率提高了21倍。本发明通过对天然酶活性中心的模拟，实现对纳米酶颗粒活性的优化，将会对纳米酶颗粒的活性优化提供更多的新方法，并推动纳米酶颗粒在生物纳米技术领域的实际应用。

技术领域

本发明属于纳米材料学、纳米生物学和纳米医学研究领域。更具体而言，本发明提供了一种新的优化纳米酶颗粒的方法。

背景技术

自20世纪中期以来，为了弥补天然酶在实际应用中的一些缺陷，人工合成酶或者模拟酶已经引起了研究人员的极大兴趣。但是，因为人工合成材料的低活性和低选择性，大大的限制了人工模拟酶的应用范围。构建理想的人工模拟酶仍然面临很多挑战。最近，发明人发现，无机Fe₃O₄纳米颗粒等本身就具有内在的酶活性¹，并将这种具有内在酶活性的纳米材料称为纳米酶颗粒²。作为纳米酶颗粒中的典型代表，Fe₃O₄纳米酶颗粒的报道，引领了纳米酶颗粒研究的热潮，陆续有近百种纳米颗粒的不同纳米酶颗粒活性被陆续报道^3,4，并被广泛的应用于生物纳米技术领域，比如生物传感、生物成像、组织工程、肿瘤的诊断和治疗等等^5-7。尽管纳米酶颗粒的具有很高的酶催化活性，但是在实际的应用过程中，其催化效率及对底物的选择性仍然需要进一步的优化²。现在对纳米酶颗粒优化的方法主要集中在对纳米颗粒纳米尺度的控制，包括尺寸、结构、形貌、掺杂以及表面电荷修饰等等，这些方法对纳米酶颗粒活性的改善都存在一定的局限性，并不具有普适性。因此，需要建立一种新的优化纳米酶颗粒活性的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性优化的纳米酶颗粒，获得所述活性优化的纳米酶颗粒的方法及其优化纳米酶颗粒的方法。

本发明人通过分析天然酶的活性结构中心，通过确定对活性中心起决定性作用的氨基酸为组氨酸，同时分析组氨酸的关键作用基团咪唑环，并利用包含咪唑环的化合物模拟组氨酸修饰纳米酶颗粒表面来实现纳米酶颗粒的优化。

本发明所述的纳米酶颗粒包含所有具有内在酶活性的纳米颗粒，在本发明中优选指Fe₃O₄纳米颗粒。

具体而言，本发明的第一个方面提供一种活性优化的纳米酶颗粒，所述活性优化的纳米酶颗粒通过将纳米酶颗粒用含有咪唑环的化合物修饰获得。

在优选的实施方案中，所述纳米酶颗粒选自Fe₃O₄纳米颗粒、硫化铁纳米颗粒、贵金属掺杂氧化铁纳米颗粒、双金属合金纳米颗粒和氧化铈纳米颗粒或其任意组合。

在优选的实施方案中，所述含有咪唑环的化合物如下式所示

其中R选自C₁-C₇烷基、C₁-C₇烷氧基、-CH-CH-CHNH₂-COOH，-CH-CH-CH-NH₂或-CH-NO₂。

在优选的实施方案中，所述含有咪唑环的化合物选自组氨酸、组胺、硝基咪唑或其任意组合。

本发明的第二个方面提供一种获得本发明第一方面所述的活性优化的纳米酶颗粒的方法，所述方法包括合成所述纳米酶颗粒，同时在合成的过程中加入所述含有咪唑环的化合物。

在优选的实施方案中，所述合成为水热法合成。