[发明专利]一种具有超氧化物歧化酶活性的碳点及其制备方法

说明书

本发明提出了一种具有超氧化物歧化酶活性的碳点及其制备方法，包括以下步骤：将碳材料和硝酸溶液进行混合，得到混合物溶液，其中，该混合物溶液的浓度为10‑20mg mL^‑1，硝酸的浓度为15M、10M或5M；将混合物溶液在100‑200℃下进行搅拌、煮沸回流至碳材料完全蚀刻，得到澄清液体；将澄清溶液依次中和、除杂、浓缩、冻干，得到具有超氧化物歧化酶活性碳点；本发明提出的制备方法具有合成绿色、步骤简便、尺寸小、生物相容性好、分散性稳定等特点；在氧化损伤保护、抗老化、抗炎治疗等实际应用中具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于纳米酶、模拟酶、无机催化纳米材料研究领域，具体涉及一种具有超氧化物歧化酶活性碳点及其制备方法。

背景技术

天然酶作为一类极为重要的生物催化剂，因其催化效率高、底物特异性强、反应条件温和、立体选择性好等特点被广泛应用于制药、化工、食品加工和农业等领域。然而，由于天然酶制备和纯化成本高、操作稳定性差、催化活性对环境条件敏感以及回收和再利用困难等缺点，极大地阻碍了其广泛应用。为了克服上述问题，科研工作者们长期致力于模拟酶的研究。自2007年首次报道Fe₃O₄纳米颗粒具有过氧化物酶模拟活性以来，多种具有模拟酶活性的纳米材料被广泛开发研究，如贵金属(金、银、钯、铂等)、属氧化物(氧化铁、氧化铜、氧化铈等)和碳纳米材料等。与天然酶相比，纳米酶具有成本低、稳定性高和耐用性强等优点，已被广泛应用于生物传感、抗菌、细胞保护、疾病诊断与治疗等生物医学应用中。

然而，目前所报道的贵金属和金属氧化物类纳米酶，由于其稳定性不足、合成复杂、批量生产困难，花费高等缺点，难以运用到实际应用中。与其相比，以碳结构为主体的碳基纳米酶具有良好的生物相容性，加之其明确的电子和几何结构而被广泛应用于模拟酶领域。其中，碳点作为近年来新兴的一种零维碳纳米材料，因其粒径小、比表面积大、导电性优异，可以作为电子供体和电子受体，是一类理想的可用于均相催化的碳催化剂，在生化分析、疾病诊断与治疗等生物医学应用方面具有广阔的应用前景。但是，目前的制备方法获得的碳点纳米酶，主要用于模拟天然的过氧化物酶(POD)活性，其应用受到极大限制，尤其是在细胞保护、抗老化、疾病诊疗等生物医学应用方面。所以，亟需开发新的制备方法、合成具有其他模拟酶活性的碳点纳米酶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超氧化物歧化酶活性的碳点及其制备方法，解决了现有技术中存在的上述不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种具有超氧化物歧化酶活性的碳点的制备方法，包括以下步骤：

将碳材料和硝酸溶液进行混合，得到混合物溶液，其中，该混合物溶液的浓度为10-20mg mL-1，硝酸的浓度为15M、10M或5M；

将混合物溶液在100-200℃下进行搅拌、煮沸回流至碳材料完全蚀刻，得到澄清液体；

将澄清溶液依次中和、除杂、浓缩、冻干，得到具有超氧化物歧化酶活性碳点。

优选地，所述碳材料包括碳纤维粉、焦炭、炭黑或石墨粉。

优选地，将澄清溶液进行中和的具体工艺是：

利用NaOH进行中和，直至澄清溶液的pH值呈中性。

优选地，进行除杂的具体工艺是：

将中和后的混合溶液依次进行透析、过滤、超滤，得到C-dots溶液。

优选地，透析的工艺是：利用分子截留量为3500Dalton的透析袋进行透析，收集得到的液体。

优选地，过滤的具体工艺是：

利用0.22μm滤膜进行过滤，得到过滤后的液体。

优选地，进行超滤的具体工艺是：