锰钴氧化物仿酶活性及应用研究

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天然酶作为传统的生物催化剂,在温和的条件下对底物具有专一高效的催化活性,但是,天然酶在非温和环境中容易变性失活,限制了其广泛应用。为了克服这些缺陷,人工酶应运而生,纳米酶是人工酶的一类。纳米酶作为一类既具有纳米材料独特性能,又具有催化功能的纳米材料,因其具有可调的催化活性、高稳定性以及优异的生物相容性等特点引起人们极大的研究兴趣。目前纳米酶作为天然酶的替代品广泛应用于工业生产、环境管理、生化检测、疾病治疗等许多领域。仿氧化酶作为纳米酶一个重要的分支,可在无H2O2参与下实现对底物的催化氧化,避免了由于H2O2分解导致的酶活性的不稳定性。二氧化锰是一种常见的仿氧化物酶,然而,二氧化锰仿氧化酶的稳定性较差,易在反应过程中溶解。同时,二氧化锰导电性差,不利于酶氧化还原反应过程中的电子传递。另外,钴氧化物具有稳定性高、成本低等优势,在纳米酶领域的开发应用已取得很大进展,但是,目前报道集中于钴氧化物的仿过氧化物酶活性,其仿氧化酶活性却鲜有报道。诸多研究证实,构建双金属氧化物,不仅可以克服单金属氧化物的固有缺陷,还可以利用双金属的协同作用,赋予材料新的优异性能,基于此,本论文通过合成锰钴双金属氧化物,利用锰钴的协同作用,克服单金属纳米酶的固有缺陷,探究锰钴氧化物仿氧化酶活性,并用于比色检测新方法的建立。主要工作如下:1.以锰钴类普鲁士蓝为前驱体,利用类普鲁士蓝组成可调变的特性,制备具有不同锰钴组成的多孔锰钴氧化物微球(MnxCo1-xO),探究MnxCo1-xO组成与仿氧化酶活性之间的构效关系,明确高活性的纳米酶组成。在最佳反应条件下,进行催化机理及动力学探究。基于硫离子对ox TMB的褪色作用,建立硫离子比色检测新方法,检出限为0.1μM(S/N=3),检测范围为0-25μM。该方法具有良好的选择性,并可应用于自来水中硫离子的检测。2.合成具有大量表面氧缺陷的OVs-CMO,探究OVs-CMO的仿氧化酶活性。探究氧缺陷对材料类氧化酶活性的影响,在最佳反应条件下,进行催化机理及动力学探究。基于带负电荷的肝素与带正电荷的OVs-CMO之间存在静电吸附作用,建立了肝素比色检测新方法,检出限为0.2μM(S/N=3),检测范围为0-12μM,探究了该方法在实际应用中的潜力。
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