[发明专利]一种Cu/GO单原子催化纳米酶、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种Cu/GO单原子催化纳米酶、制备方法及应用。通过将氧化石墨烯分散浆均匀滴入铜泡沫中，并在室温下氮气干燥，结合超声辅助合成了Cu/GO单原子催化纳米酶。本发明的Cu/GO SACs纳米酶表现出高特异性及高催化活性的类SOD酶性质，且稳定性较好，其催化活性高于天然酶，利用该纳米酶优异的类SOD酶活性成功清除香烟烟雾中的超氧根自由基，为预防吸烟引起的肺损伤和炎症性疾病奠定了基础。本发明的制备工艺简单可控、成本较低，易于实现工业化生产，另外，本发明实施例的制备方法采用的金属材料来源广泛、易得，成本较低。

技术领域

本发明涉及生物纳米材料技术领域，尤其涉及一种Cu/GO单原子催化纳米酶、制备方法及应用。

背景技术

氧在需氧生物代谢中的使用与有毒活性氧(ROS)的产生有关。活性氧的产生和清除之间的不平衡导致氧化应激，从而与疾病的可能发展有关。超氧根离子是一种自由基阴离子(·O₂^-)，它是通过分子中氧气的直接单电子还原而产生的主要ROS。随后质子偶联的·O₂^-还原将导致ROS的其他种类的生成，例如过氧化氢(H₂O₂)，有机过氧化物(ROOH)，氢过氧自由基(·HO₂)和羟基自由基(·OH)。由于·O₂^-是在氧化还原途径中形成的第一个ROS物种，清除其代谢过剩对避免氧化应激至关重要。

超氧化物歧化酶(SOD)催化细胞毒性·O₂^-歧化为过氧化氢和氧气，并在减轻人体氧化应激中起重要作用。生物体中天然SOD酶有三种类型，即SOD1、SOD2和SOD3。据报道，天然SOD具有较强的抗氧化能力，可抑制ROS敏感转录因子的表达，并表现出较强的抗炎活性，在伤口愈合中起着重要作用。然而，天然SOD具有对极端环境抵抗力差、可变性、成本高、制备复杂、回收困难等固有缺点，其活性受到很大影响，限制了其在实际中的应用。纳米酶体系通过有效地模拟天然酶的催化位点或在反应中隐藏多价元素，成功地取代了天然酶的催化作用。然而，在相关技术中，模拟SOD酶的选择性较差，且活性普遍低于天然酶，很难研究其对一些相关疾病的检测、控制和治疗。

发明内容

针对上述技术中存在的纳米酶的选择性差、活性低的技术问题，本发明提出了一种Cu/GO单原子催化纳米酶、制备方法及应用。这部分内容后面修改。

一方面，本发明提出了一种Cu/GO单原子催化纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1-2mg/mL的氧化石墨烯分散浆滴入铜泡沫并在室温下氮气干燥；

(2)滴入所述氧化石墨烯分散浆的所述铜泡沫浸入乙醇中，在35-50KHz频率下超声处理2-3h；

(3)将超声处理后的所述铜泡沫离心得到沉淀物；

(4)将所述沉淀物清洗干燥即可。

在一些实施例中，所述氧化石墨烯分散浆为粒径30-50μm的氧化石墨烯粉在35-50KHz的超声条件下处理2-3h分散到无水乙醇中形成。

在一些实施例中，步骤(1)中所述氮气干燥为在50-70mL/min氮气流速下干燥10-15h。

在一些实施例中，步骤(2)中所述超声处理为在35-50KHz频率下超声2-2.5h。

在一些实施例中，步骤(4)中所述清洗干燥所述沉淀物的操作步骤为先用去离子水洗涤2-4次，再用乙醇洗涤2-4次，最后在40℃-70℃下干燥10-12h。

另一方面，本发明提出了一种Cu/GO单原子催化纳米酶，所述Cu/GO单原子催化纳米酶为以铜作为催化活性中心，所述铜以单原子的形式负载于所述氧化石墨烯上。