[发明专利]一种卟啉基MOFs模拟酶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种卟啉基MOFs模拟酶及其制备方法和应用，属于电化学分析技术领域；在本发明中，制备了一种稳定性好、催化活性高的卟啉基MOFs模拟酶，然后构建了一种基于卟啉基MOFs模拟酶的电化学DNA传感器，所述电化学DNA传感器可以灵敏、准确、快速的检测果蔬汁中的重金属离子。

技术领域

本发明属于电化学分析技术领域，具体涉及一种卟啉基MOFs模拟酶及其制备方法和应用。

背景技术

果蔬能为人体补充多种维生素和矿物质，并增强细胞活力及胃肠功能，因而备受广大消费者的青睐。然而，水果、蔬菜在生长过程中极易受到重金属污染，从而影响到果蔬汁的食用安全。因此，研究开发果蔬汁中重金属灵敏、快速、准确的检测方法显得尤为重要。

传统的重金属检测方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、液相色谱法等。然而上述方法大多存在操作繁琐、分析时间长等不足，难以满足重金属的现场快速检测要求。电化学DNA传感器将传感器的选择性和电化学的便捷性相结合，为实现复杂基质中重金属离子的准确、快速检测提供了可能，但是为了增强痕量甚至超痕量重金属离子的电化学检测信号，通常利用酶循环实现信号放大。生物酶具有本身不稳定、易失活且提纯难度大等不足，使得电化学DNA传感器难以用于果蔬中重金属的现场快速检测。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种卟啉基MOFs模拟酶及其制备方法和应用。在本发明中，制备了一种稳定性好、催化活性高的卟啉基MOFs模拟酶，然后构建了一种基于卟啉基MOFs模拟酶的电化学DNA传感器，所述电化学DNA传感器可以灵敏、准确、快速的检测果蔬汁中的重金属离子。

本发明中首先提供了一种卟啉基MOFs模拟酶，所述卟啉基MOFs模拟酶是由铁卟啉和锆离子通过配位键自组装形成的有机-无机多孔杂化材料，其形貌规则、呈纺锤形，长轴长为350~520 nm，短轴长为120~200 nm；所述卟啉基MOFs模拟酶具有大量的金属活性位点。

本发明中还提供了上述卟啉基MOFs模拟酶的制备方法，具体包括如下步骤：将四氯化锆和铁卟啉溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后加入乙酸超声均匀，并快速转移到反应釜中进行加热；冷却至室温后，进行离心、干燥，得到卟啉基MOFs模拟酶。

进一步的，所述四氯化锆、铁卟啉和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为4~9mg:3~6mg:2~10mL。

进一步的，所述N,N-二甲基甲酰胺和乙酸的体积比为2~10：0.2~1。

进一步的，所述加热的条件为：加热温度110~130 ℃，加热时间18~36 h。

本发明还提供了一种基于卟啉基MOFs模拟酶的电化学DNA传感器，所述基于卟啉基MOFs模拟酶的电化学DNA传感器的构建步骤如下所示：

（1）制备MOF-DNA1信号探针：

将卟啉基MOFs模拟酶、曲拉通X-100、正己醇加入到环己烷溶液中，室温搅拌后加入氨水和正硅酸甲酯反应，然后加入丙酮混匀、离心、洗涤；接着加入KH-560溶液反应、洗涤，得到环氧官能化卟啉基MOFs模拟酶；

将得到的环氧官能化卟啉基MOFs模拟酶与DNA1序列在室温条件下培养，反应后用Tris-HCl缓冲溶液离心、洗涤，得到MOF-DNA1信号探针；

（2）电化学DNA传感器的制备：

利用多电位阶跃法在打磨后的玻碳电极表面修饰一层均匀的纳米金膜，然后将DNA2溶液滴涂在纳米金修饰的玻碳电极表面培养，清洗后将电极先后浸入铅离子溶液和MOF-DNA1信号探针溶液中培养，得到电化学DNA传感器。

进一步的，步骤（1）中，所述曲拉通X-100和卟啉基MOFs模拟酶的用量比为1g:2mg；正己醇和环己烷的体积比为0.5~2：1~3；氨水、正硅酸甲酯和丙酮的体积比为0.5~2：1~3：3~5。