[发明专利]以纤维素酶为模板的荧光金纳米簇及其制备方法与应用

说明书

本发明属于功能纳米材料的制备和应用技术领域，采用“一锅煮法”成功制备了一种以纤维素酶为模板合成的金纳米簇，该纳米簇在365nm的紫外灯照射下呈现红色荧光，其最大激发波长为560nm，最大发射波长为680nm。本发明还提供了一种利用纤维素酶金纳米簇荧光定量检测金属离子、木瓜蛋白酶及抗坏血酸的方法，此方法操作简便，耗时短，易实现。本发明所制备的纤维素酶包裹的金纳米簇，不仅增强了纤维素酶本身活力，基于其具备强烈红色荧光追踪生物分子的能力，还可应用于环境监测，食品医药，农业生产等方面。

技术领域

本发明属于荧光金纳米簇制备技术领域，具体涉及以纤维素酶为模板制备金纳米簇及其在金属离子、酶及抗坏血酸检测中的应用。

背景技术

纤维素酶是能催化水解纤维素生成葡萄糖的一类糖苷水解酶，又称纤维素酶系。由于纤维素酶良好的生物相容性，无毒性，多样的生物学活性，酶催化效率高，催化反应条件温和，等特点，已被广泛应用于生物质乙醇、食品、纺织、饲料等行业。

金属纳米簇(NCs)通常由几个到几十个金属原子组成，是一类新型的荧光成像材料，金属纳米团簇可以产生特定的能级分离并在一定波长光激发下发射荧光。贵金属纳米簇由于其独特的电子结构和物理化学性质，区别于有机荧光染料、聚合物纳米颗粒等荧光纳米探针，而具有广泛应用前景。目前为止，已经成功报道的金属纳米簇包括Au，Ag，Cu，Pt纳米簇和合金纳米簇等，其中，以金纳米簇为代表的化学合成，组成，结构，性质研究和相关应用最为清晰。金纳米簇由于具备荧光寿命较长、斯托克斯位移值大以及大小和配体依赖的荧光性质等优点，引起了越来越多研究学者的关注。但同时由于金纳米簇的超小粒径，给制备过程带来了极大考验，而本发明提供了一种绿色简单高效的荧光金纳米簇的制备技术。

维生素C(简称维C)，又称抗坏血酸，是人体不可缺少的营养物质，是维持机体正常生理功能重要维生素之一，维生素C广泛存在于新鲜水果和蔬菜中，能参与机体内的各种氧化还原反应；维生素C不仅具有生理活性，而且能阻止人体内亚硝酸盐的形成，有一定的防癌作用；能治疗坏血病，增强对铁的吸收，促进胶原蛋白的形成，具有增强免疫，预防感冒等功效。因此检测水果和蔬菜中维生素C含量具有一定意义。但是，目前检测抗坏血酸的方法如高效液相色谱法，流动注射化学发光分析法等，通常要求要求复杂精密的仪器，同时具有时间过长，过程复杂，耗费财力等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的荧光金纳米簇。它是以纤维素酶为原料制备的，具备超小尺寸，荧光稳定等优点的金纳米簇。它的制备方法具有操作简单，成本低廉，效率高，制备过程无污染等优点。

本发明的一种纤维素酶金纳米簇，其以纤维素酶和HAuCl₄为原料制备，所述纤维素酶金纳米簇的粒径小于5nm。

优选所述纤维素酶金纳米簇的荧光最大激发波长为560nm，最大发射波长为680nm；所述纤维素酶金纳米簇比原料纤维素酶增加了20％-50％的活性。

本发明还提供了所述纤维素酶金纳米簇的制备方法，其制备方法为将HAuCl₄溶液加入到纤维素酶溶液中混匀后，添加NaOH调节溶液pH值为8-13，然后避光水浴加热反应后即得。

优选其制备方法包括如下步骤：

(1)制备0.5-2mM的纤维素酶的水溶液；

(2)制备浓度为25-100mM的HAuCl₄的水溶液；

(3)将HAuCl₄溶液加入纤维素酶水溶液中，使纤维素酶与HAuCl₄两者的摩尔比为1.5:1-3.5:1，充分混匀；

(4)向步骤(3)得到的混合溶液中添加NaOH调节溶液pH值至8-13，充分混匀2-20min；