[发明专利]一种兼具葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性的杂化锇纳米团簇

说明书

本发明公开一种兼具葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性的杂化锇纳米团簇，其特点是基于葡萄糖氧化酶骨架介导锇纳米酶生长形成了一种杂化锇纳米团簇。该杂化锇纳米团簇粒径小（l.3 nm）同时具有过氧化物酶活性（19.4 U/mg）和葡萄糖氧化酶活性（91.2 U/mg）。该杂化锇纳米团簇能实现葡萄糖自级联催化，其效果显著优于分步加入葡萄糖氧化酶和锇纳米团簇的效果。鉴于其整体稳定性较为优异，能快速实现葡萄糖自级联催化反应，该杂化锇纳米团簇可作为一个较为十分有潜力的材料用于生物传感和医学治疗等领域。

技术领域

本发明公开了一种兼具葡萄糖氧化酶活性和过氧化物酶活性的杂化锇纳米团簇，属于合成生物、纳米技术和仿生技术领域。

背景技术

纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料，因其具有高稳定性，可批量生产，经济适用等特点，受到了各个领域研究者的广泛关注。但由于纳米酶仍存在催化活性低和催化选择性差的问题，所以基于天然酶联用纳米酶的策略仍被广泛使用。在过去十几年中，研究人员已基于天然酶-纳米酶策略开发出多种应用。然而，大多数工作是分步添加纳米酶和天然酶实现级联催化，例如在体系中加入葡萄糖氧化酶首先催化葡萄糖生成过氧化氢，再通过纳米酶的过氧化物酶活性催化过氧化氢与底物的反应。从操作的角度来看，该方式较为繁琐，各步反应之间需要多次试剂的添加和反应条件的优化，从应用的角度来看，该方式催化效率不高且分别存在天然酶和纳米酶的缺陷。因此，如何整合天然酶与纳米酶制备得到具有双酶活性的纳米材料，进一步提高自级联效果和整体稳定性是亟需解决的问题。

在纳米酶领域中，贵金属纳米酶凭借独特的光学特性、优异的类酶活性、良好的稳定性和生物相容性占据重要地位。不同于其他贵金属，锇在各个领域的开发应用相对较少。近期有工作报道锇纳米材料可以作为纳米酶并具有高效专一的过氧化物酶活性。另外也有工作报道蛋白质可以在温和条件下介导锇纳米酶的生长。这些工作对锇纳米酶的设计和性质探讨有启发作用。综合上述，本发明基于葡萄糖氧化酶骨架介导锇纳米酶生长形成了一种杂化锇纳米团簇（GOx-OsNCs）。GOx-OsNCs能够高效且稳定地发挥葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性并实现葡萄糖自级联催化反应。本发明提供的“一种兼具葡萄糖氧化酶活性和过氧化物酶活性的杂化锇纳米团簇”在生物传感和医学治疗等领域具有极大的应用潜力和商品化价值。

发明内容

本发明的目的是基于葡萄糖氧化酶骨架介导锇纳米酶生长形成了一种杂化锇纳米团簇（GOx-OsNCs）。GOx-OsNCs的水溶液分散性好且稳定性高，其中OsNCs的粒径小且分布均匀（1.3 nm）。GOx-OsNCs同时具有葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性。基于双酶活性，GOx-OsNCs可以催化葡萄糖生成过氧化氢，同时GOx-OsNCs又可以迅速催化过氧化氢氧化底物，从而实现高效的葡萄糖自级联催化反应。

为了实现上述检测方法的目的，本发明采用以下技术方案：

一种兼具葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性的杂化锇纳米团簇，其特征是，由下述方法制得的，其制备方法为：取0.5 mL 25 mg/mL葡萄糖氧化酶，分别加入0.5 mL 20 mmol/L六氯锇酸钾和50 µL 0.8 mol/L NaOH进行搅拌混合后，放置于37 °C水浴反应3h；所得到的GOx-OsNCs的平均粒径为1.3 nm，对应Os的101晶面的晶格间距为0.207 nm，以及由71%的Os⁰和29%的Os⁴⁺组成。

本发明所得到的GOx-OsNCs能催化过氧化氢氧化TMB在紫外652 nm处有强烈吸收值，因此GOx-OsNCs具有过氧化物酶活性，酶活力为19.4 U/g。

本发明所得到的GOx-OsNCs能催化葡萄糖氧化TMB在紫外652 nm处有强烈吸收值，因此GOx-OsNCs具有葡萄糖氧化酶活性，酶活力为91.2 U/mg；GOx-OsNCs的葡萄糖氧化酶活性也能通过葡萄糖与3，5-二硝基水杨酸的反应证实。