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糖尿病是一种以葡萄糖水平升高为特征的慢性疾病,由于胰腺β细胞的功能失常而严重影响血液中的葡萄糖水平。过氧化氢(H2O2)是一种氧化剂,也是葡萄糖氧化酶(GOD)氧化葡萄糖的副产物。检测H2O2和葡萄糖的方法有很多种,而比色传感器作为光学传感器的一种,具有操作简单、快速、方便等特点,并能广泛应用于生物分析、环境检测、食品安全和医疗诊断等领域。纳米酶既有酶的活性,又有纳米材料的特性。与天然酶相比,纳米酶具有高催化活性、稳定性好、成本低的优势。2007年首次发现的磁性纳米粒子(Fe3O4MNPs)具有过氧化物酶活性,并成功构建了一种灵敏且快速检测H2O2和葡萄糖的比色方法。但是Fe3O4容易聚集,所以,改善Fe3O4的纳米酶也为研究者所关注。本文旨在用Si O2改善分散Fe3O4纳米粒子并增加离子液体涂层;还将探索固载功能化离子液体和有序介孔有机硅作为具有过氧化氢酶活性的纳米酶,用于H2O2和葡萄糖比色法测定中的可能性。论文开展的研究工作和结果如下:(1)以N-甲基咪唑、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四乙酯(TEOS)、Fe Cl3·6H2O、Fe Cl2·4H2O为原料,合成了Fe3O4@Si O2@IL纳米材料,进行SEM和FTIR表征。研究发现,该材料具有过氧化物酶的活性,在p H为3.0,孵育温度为40℃的条件下具有优异的催化活性。动力学研究发现,符合典型的Michaelis-Menten模型和乒乓机理。该材料对于底物TMB和H2O2的Km分别为0.107 m M和0.245 m M,低于辣根过氧化物酶(HRP)的0.434 m M和3.700 m M,说明其对两种底物都具有较高的亲和力。因此,基于Fe3O4@Si O2@IL的过氧化物酶性质,开发了比色法用于H2O2和葡萄糖检测。其H2O2和葡萄糖线性范围为4×10-6mol/L~1×10-4mol/L和8×10-6mol/L~2×10-4mol/L,其检测限为0.698×10-6mol/L和2.39×10-6mol/L。(2)以N-甲基咪唑、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、模板剂CTAB、TEOS和无水Fe Cl3为原料,合成了Imm-Fe3+-IL的纳米材料,进行SEM和FTIR的表征。研究发现,该纳米材料具有过氧化物酶的活性。在最佳p H为3.0、孵育温度为50℃具有最佳的催化活性。稳态动力学研究表明,符合典型的Michaelis-Menten模型和乒乓机理,该材料对于底物TMB和H2O2的Km分别为0.324m M和0.467 m M,低于辣根过氧化物酶(HRP)的0.434 m M和3.700 m M,说明该材料对两种底物都具有较高的亲和力。基于Imm-Fe3+-IL具有过氧化物酶的活性,开发了用于比色法H2O2和葡萄糖检测。其H2O2和葡萄糖线性范围为1×10-6mol/L~2×10-4mol/L和1×10-5mol/L~2×10-4mol/L,其检测限为0.25×10-6mol/L和3.31×10-6mol/L。(3)以咪唑、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、模板剂CTAB、TEOS和Cu Cl2·2H2O为原料,合成了Cu@PMO-双-IL纳米材料,材料进行表征。发现制备的Cu@PMO-双-IL纳米材料具有过氧化物酶的性质,最佳条件为p H为3.5,孵育温度为45℃,催化剂浓度为0.6mg/ml。动力学研究表明,发现其符合典型的Michaelis-Menten模型,该材料对于底物TMB和H2O2的Km分别为0.139m M和1.092 m M,低于辣根过氧化物酶(HRP)的0.434 m M和3.700 m M,说明该材料对底物TMB和H2O2具有较强的亲和力。催化机理表明,该催化剂Cu@PMO-双-IL的过氧化物酶活性不能归因于羟基自由基(·OH)的产生,可能归因于电子转移的过程。基于其Cu@PMO-双-IL具有过氧化物酶活性,开发了用于比色法H2O2和葡萄糖检测。其H2O2和葡萄糖线性范围为1×10-5mol/L~1×10-4mol/L和1×10-5mol/L~1×10-4mol/L,其检测限分别为8.6×10-6mol/L和3.86×10-6mol/L。(4)将合成的具有过氧化物酶活性的三种纳米材料Fe3O4@Si O2@IL、Imm-Fe3+-IL、Cu@PMO-双-IL用于牛奶样品中H2O2的测定,其回收率分别为92~111.4%、96~108.3%、93~105.6%,RSD值分别为4.19~4.8%、3.1~8.6%、4.2~5.6%,表明三种材料用于牛奶中H2O2的测定具有好的准确性和重复性。因此,本文研究了三种纳米材料的纳米酶,即Fe3O4@Si O2@IL、Imm-Fe3+-IL、Cu@PMO-双-IL纳米材料。与其他报道的纳米酶相比,该三种纳米材料具有易于制备,成本低廉的优势,通过对磁性Fe3O4进行涂覆,改善了磁性材料易于聚集的缺陷;通过加入离子液体,增加了其底物溶解性、溶氧性和稳定性。与HRP得米氏常数值相比,这三种纳米材料具有低的Km,对底物都具有较高的亲和力,它们的葡萄糖检测限低于裸Fe3O4MNPs(3×10-5mol/L)。与其他已报道的纳米酶相比,这三种材料具有宽的线性范围和低的检测限。因此,这三种纳米材料具有过氧化物酶的性质有望用于金属离子、多巴胺、过氧化氢(H2O2)和葡萄糖等生物医学的传感分析中。在食品安全,生态保护和生物医学诊断方面具有潜在的应用价值。