[发明专利]一种新型普鲁士蓝纳米酶双酶系统的制备方法及其应用

说明书

一种新型普鲁士蓝纳米酶双酶系统的制备方法及其应用，属于功能材料技术领域，本发明为解决传统的葡萄糖检测方法检测过程较为复杂，而且效率较低的问题。本申请利用新型普鲁士蓝纳米酶双酶系统对葡萄糖进行检测的原理在于普鲁士蓝的类过氧化物酶的催化活性使得其在酸性条件催化过氧化氢羟基自由基，之后由羟基自由基氧化显色剂TMB产生蓝色的oxTMB，发生显色反应，并能在波长为652nm处产生明显的吸收峰。利用中空的普鲁士蓝的中空结构来搭载葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖分解产生过氧化氢，再由作为外壳的中空的普鲁士蓝纳米酶催化氧化过氧化氢，再借助显色剂TMB来达到对葡萄糖的检测。本申请提供的新型生物酶主要用来检测葡萄糖。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种新型普鲁士蓝纳米酶双酶系统的制备方法及其应用。

背景技术

目前，由于天然酶具有价格较高，制备困难，稳定性差，不易贮存等固有局限性，使得各种酶模拟物(如人工酶)得以出现和发展。其中，纳米酶作为一种具有生物酶催化性质的纳米材料，是新一代的酶模拟物。由于生物酶大多是以蛋白质为主要成分，稳定性差，容易在高温、pH过高或过低以及体内复杂环境下导致结构破坏从而失去活性，因此对环境的依赖程度高，无法在体内或其他特定环境下应用，导致催化效率低。因此，需要研发一种结构性能稳定，在高温或酸性碱性等特殊环境下依然具有高催化性质的材料，如纳米酶。

相比于生物酶，纳米酶更易于制备储存，且成本较低，稳定性高，便于进一步修饰，并且随着技术的发展，越来越多的纳米材料被成功制备，且有多种纳米材料被发现具有与天然酶和生物酶相似的催化活性，能够高效地催化生化反应，如普鲁士蓝纳米酶。纳米材料的这些优点使得纳米酶在越来越多的领域替代天然酶，成为主要研究对象。其中，类过氧化物酶由于其在生物传感和纳米医学上的广泛应用，吸引了众多科研团队，成为纳米酶领域的主要研究对象。

过氧化物酶是一种以过氧化物为底物进行催化的酶，目前在生物分析等领域有着广泛的应用。早在2006年，有团队发现四氧化三铁的磁性纳米颗子具有与过氧化物酶相似的催化活性，在过氧化物存在的情况下，该材料能使显色剂发生显色反应。除四氧化三铁磁性纳米颗粒外，有很多纳米材料被证实具有类过氧化物酶的催化活性，且已应用于过氧化氢和葡萄糖的检测，如Co3O4纳米颗粒、V2O5纳米线和ZnFe2O4磁性纳米材料。

由于自然界中存在着大量的过氧化氢，且过氧化氢的用途十分广泛。医学上日常消毒的就是过氧化氢，俗称医用双氧水，可用于物体表面的消毒，工业上常被用来做氧化剂和漂白剂或电镀液。此外，过氧化氢是生命体代谢的重要信号，因此对过氧化氢的检测研究十分重要。普鲁士蓝纳米酶被发现具有类过氧化物酶催化活性。可以通过使用显色剂，运用比色法来完成对过氧化氢的检测。

除过氧化氢外，对葡萄糖的检测也不容忽视。目前，由于生活水平的提高，罹患糖尿病的人群和糖尿病潜在患者人群数量急剧上升，因此探究对葡萄糖的检测方法是十分必要的。目前的酶固定化研究是将生物酶组装固定到纳米酶中，利用纳米酶将其包覆，能够很好的提高酶的稳定性，这些固定化酶主要集中与体外，多用作生物检测。

普鲁士蓝最早是在18世纪由一位德国的涂料工人狄斯巴赫发现，他把草木灰(主要成分为碳酸钾)和牛的血液混合，然后焙烧，再用水浸泡焙烧后所得的物质，过滤掉不溶物质，得到澄清的溶液，将溶液中的水蒸发以后，便析出一种黄色的晶体。当狄斯巴赫将得到的黄色晶体放入氯化铁的溶液中后，得到了一种颜色非常明亮的蓝色沉淀。经过进一步的实验，狄斯巴赫发现这种蓝色的沉淀性能优良，可以作为稳定的涂料使用，他将这种涂料的生产方法严格保密，并取名为普鲁士蓝。