[发明专利]一种Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶及其降解污染物和检测肾上腺素的应用

说明书

本发明公开了一种Cu‑二硫苏糖醇纳米仿生漆酶及其降解污染物和检测肾上腺素的应用，模仿天然酶的催化中心结构，将Cu²⁺和二硫苏糖醇(DTT)利用“一锅法”合成了具有类漆酶活性的Cu‑DTT纳米粒子，它具有易合成、条件温和、价格低廉等优势。与天然漆酶相比，Cu‑DTT纳米粒子具有更高的V_max和更低的K_m，表现出良好的催化活性和底物普适性，且Cu‑DTT纳米粒子在不同温度、长期贮藏和高盐浓度下表现出更强的稳定性，可以降解不同的酚类污染物。此外，基于Cu‑DTT纳米粒子建立了一种快速定量检测肾上腺素的方法，在环境催化和快速检测方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于类漆酶材料技术领域，具体涉及一种具有类漆酶活性的纳米材料及其降解酚类污染物和检测肾上腺素的应用。

背景技术

随着近现代工业的迅速发展，以及早期人们缺少对保护环境的意识，因此导致全球的生态环境日益恶化。其中酚类污染物是当前重要的环境污染物之一。酚类污染物，如氯酚、双酚等，是一种毒性很强的有机污染物，广泛存在于石油化工、印染、塑料、纺织、农药等行业，对生态环境造成了极大的危害。酚类污染物是一种毒性很强的有机化合物，具有高毒性、持久性、流动性等特点。这些酚类污染物会侵入人体细胞原浆，在内分泌系统、生殖系统、神经系统、免疫系统以及癌变等方面对人体健康造成严重的威胁。因此，检测降解酚类污染物具有十分重要的现实意义。

漆酶(Laccase)是一种含有四个铜离子(Cu²⁺)的多酚氧化酶，是多铜氧化酶(MCOs)中的一种，以单体糖蛋白的形式存在，可以催化多种有机底物的氧化。由于漆酶具有良好的底物亲和力，同时有着种类丰富的特异性底物，且反应后的唯一副产物是水(H₂O)，是一种性能良好的绿色催化剂。因此被广泛应用于脱色加工、降解木质素、纸浆漂白、生物燃料、食品安全、绿色有机物合成、降解环境中有毒物质等方面。虽然漆酶在工业生产以及污染物降解中被广泛应用，然而天然漆酶在复杂的反应环境中难以保存，稳定性较差，难以对其进行回收进而反复利用，且投入成本较高，这些问题都严重阻碍了漆酶在实际生产生活中的应用。因此，亟需寻找一种催化效率高、稳定性好、易于合成的纳米酶来解决这一问题。

目前为止，纳米酶作为新一代的人工模拟酶，兼具纳米材料的物理化学性质和酶催化功能。与天然酶相比，纳米酶具有成本低、可批量合成、适用于工业生产、可调节催化活性、稳定性高等优点，人们已经将它广泛应用于肿瘤诊断与治疗、血糖和尿酸的检测、免疫检测、农药和神经毒剂的监测等方面。漆酶能够催化氧化2,4-二氯苯酚(2,4-DP)和4-氨基安替吡啉(4-AP)反应产生红色物质的性质来检测其类漆酶活性，并测定纳米酶动力学参数米氏常数(K_m)和V_max。肾上腺素(EP)是一种由肾上腺髓质或者神经系统所分泌的儿茶酚胺，可以加快人体的血液循环流动以及心跳速率，在临床中常被用作治疗支气管哮喘、心律失常以及过敏性休克等症状的药物。肾上腺素的氧化产物可作为肾上腺素的检测方法，肾上腺素的定量检测对于疾病的诊断和药物分析至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化效率高、稳定性好、易于储存、价格低廉的Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶，并为该仿生漆酶提供新的应用。

针对上述目的，本发明采用的Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶是铜离子与二硫苏糖醇(DTT)络合形成的纳米粒子，其呈颗粒状，大小均匀，尺寸为30～50nm。

本发明Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶的制备方法为：将DTT与氯化铜按摩尔比为1:2～2:1加入去离子水与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，所得混合溶液转移至高压反应釜中，在密封条件下130～150℃静置反应4～5h，反应完后离心分离，沉淀依次用无水乙醇、超纯水洗涤后，冷冻干燥，得到Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶。

本发明Cu-二硫苏糖醇纳米仿生漆酶可用于降解酚类污染物，如2,4-二氯苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、对碘苯酚等。