一種仿過氧化物酶材料及其應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析化學領(lǐng)域，具體包括一種仿過氧化物酶材料及其應用。
【背景技術(shù)】
[0002]過氧化氫(H2O2)是生命過程中重要的化合物之一，其水溶液稱為雙氧水。在許多酶催化反應、抗原-抗體相互作用、蛋白質(zhì)聚集過程中也伴隨著H2O2的生成和消耗，在臨床醫(yī)學、環(huán)境科學中H2O2是一種重要的活性中間體。H2O2是人體內(nèi)的必需物質(zhì)，但是過量的H2O2會引起細胞死亡、組織的損傷、新陳代謝紊亂，從而威脅健康，引起多種疾病，如帕金森病、心臟病、老年癡呆癥和腫瘤等。H2O2常在食品、醫(yī)療領(lǐng)域用作消毒劑，已被廣泛應用，然而其殘留問題一直備受重視，它可以與淀粉生成具有致癌作用的環(huán)氧化物。它還是一種重要的漂白劑、化工原料、化學促進劑，已被廣泛用于紡織、造紙、冶金、制藥、精細化工、軍工等領(lǐng)域，而工藝流程中及工業(yè)廢水中的H2O2含量需要有一定的控制。因此H2O2的檢測在臨床、醫(yī)藥、食品、工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中具有重要的意義。
[0003]目前，H2O2的定量檢測方法主要有:滴定法、色譜法、分光光度法、化學發(fā)光法、熒光分析法、電化學傳感法等。滴定法(主要為高錳酸鉀滴定法)目測確定終點，操作簡單，適應于常量分析，但耗時長，樣品消耗量大，靈敏度低，選擇性差?；瘜W發(fā)光法背景干擾低，線性范圍廣，靈敏度高，檢出限低，便于連續(xù)自動化操作，但此法設(shè)備昂貴，對操作人員的技術(shù)要求高，難于在實驗室普及化。電化學傳感法操作簡單，選擇性好，成本低，分析快速，靈敏度高，便于連續(xù)自動化操作，但是該方法的電極修飾制作工序繁瑣，并且若H2O2氧化電位過高時會引起其他電化學活性物質(zhì)的干擾。另外，該方法多采用酶傳感器，而酶的制備較為復雜且不穩(wěn)定，長期放置后活性損失較大。分光光度法操作、設(shè)備簡單，成本低，選擇性高，檢測快速，靈敏度高，檢出限低，，已在各領(lǐng)域得到廣泛的利用。此法常以辣根過氧化氫酶(HRP)為催化劑催化過氧化氫與顯色指示劑反應，然而酶易失活，穩(wěn)定性差，因此限制了其在H2O2定量檢測中的應用。為了克服了這一缺陷，人們利用具有仿過氧化氫酶活性的無機催化劑(簡稱仿酶)來替代HRP，然而這些仿酶材料的最適活性pH在弱酸性(pH 3.5-4.5)，不利于中性樣品的檢測，故不能完全替代在近中性或中性pH下(pH5.5-7.4)具有催化活性的 HRP。
[0004]葡萄糖是一種重要的生命物質(zhì)，是生物的主要供能物質(zhì)和新陳代謝的關(guān)鍵中間產(chǎn)物。人體血液中的葡糖糖(血糖)含量的相對恒定對維持人體的正常生理機能有著重要意義。糖尿病是一種高血糖癥，嚴重威脅著人類健康，血糖值低于2.8mmol/L時可診斷為低血糖，多見于甲狀腺功能低下、腎上腺皮質(zhì)功能低下、肝功能低下、慢性腹瀉等患者。因此，血糖的測定及早期診斷對相關(guān)疾病的防治有著深遠的意義。另外，食品加工、發(fā)酵工業(yè)中葡萄糖含量的過程監(jiān)控也是非常重要的。
[0005]目前，葡萄糖的定量分析方法主要有:高效液相色譜法、電化學生物傳感法、分光光度法等。高效液相色譜法應用廣泛，但設(shè)備成本高且不易攜帶。電化學生物傳感法、操作簡單線性范圍寬、靈敏度高，但其電極修飾過程繁瑣，重現(xiàn)性定，穩(wěn)定性差。分光光度法成本低，操作簡單，檢測快速，可靠性強，已得到廣泛應用。常規(guī)檢測葡萄糖的分光光度法大致可分為兩種:葡萄糖氧化酶(GOx，EC 1.1.3.4)法，葡萄糖在GOx催化下生成葡萄糖酸和H2O2,再通過上述的分光光度法測定分析H2O2含量，從而實現(xiàn)對葡萄糖的間接定量檢測；己糖激酶法，葡萄糖和ATP在己糖激酶催化下生成葡萄糖-6-磷酸(G6P)和ADP，G6P于NAD+在G6P脫氫酶催化下生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖內(nèi)酯及NADH，對NADH進行分光光度法測定，NADH與葡萄糖濃度呈正比。這兩種方法中，GOx法操作簡單、成本低、應用范圍廣。
[0006]綜上所述，采用分光光度法及GOx法進行對H2O2和葡萄糖定量分析方法的開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種仿過氧化物酶材料及其應用。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種仿過氧化物酶材料的應用，所述仿過氧化物酶材料AuOAg NRs可作為催化劑的應用。
[0010]優(yōu)選是，所述仿過氧化物酶材料AuOAg NRs可作為定性/定量分析的催化劑。
[0011 ] 進一步的優(yōu)選，所述仿過氧化物酶材料AuOAg NRs作為H2O2或葡萄糖定性/定量分析的催化劑對H2O2或葡萄糖進行檢測。
[0012]更優(yōu)選是，所述仿過氧化物酶材料AuOAg NRs在中性或近中性條件下作為具有過氧化物酶活性的催化劑，用于對H2O2或葡萄糖進行定性/定量檢測。
[0013]所述檢測H2O2或葡萄糖時加入有機顯色劑；
[0014]所述有機顯色劑為2，2’-聯(lián)氮-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽(ABTS)或3，3’，5，5’ -四甲基聯(lián)苯胺(TMB)。
[0015]同時,所述檢測葡萄糖時還加入葡萄糖氧化酶(GOx，EC 1.1.3.4)。
[0016]所述仿過氧化物酶材料AuOAg NRs為將氯金酸、聚二烯丙基二甲基氯化銨(roDA)、硝酸銀加入到乙二醇(EG)溶液中，反應結(jié)束后離心洗滌沉淀，即得到仿過氧化物酶(AuOAg NRs) ο 制備過程的參考文獻為:Li, C.，et al., One-pot controllablesynthesis of AuOAg heterogeneous nanorods with highly tunable plasmonicabsorpt1n.Chemistry of Materials，2013.25(13):2580-2590。
[0017]具體的H2O2檢測方法:
[0018]將待測樣品與仿酶AuOAg NRs、有機顯色劑的水溶液在pH 5.5-7.4下混合，于一定溫度下反應一定時間后，利用分光光度計或酶標儀檢測反應體系在特定波長下的吸光值，進而定性/定量地檢測相應的待測物樣品。
[0019]定量檢測具體是，以不同濃度的H2O2標準液的反應吸光值繪制H2O2標準曲線，再由待測樣品的反應吸光值計算出待測樣品的H2O2濃度。
[0020]所述的有機顯色劑為2，2’ -聯(lián)氮-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽(ABTS)或 3，3’，5，5’ -四甲基聯(lián)苯胺(TMB)。
[0021]具體的葡萄糖檢測方法:
[0022]將待測樣品與G0x、Au@Ag NRs、有機顯色劑(ABTS或TMB)的水溶液在pH 5.5-7.4緩沖液混合，利用GOx和AuOAg NRs分別催化的兩個反應相互耦聯(lián)，在同一個反應體系下同時進行，于一定溫度下反應一定時間后，利用分光光度計或酶標儀檢測反應體系的吸光值，進而定性/定量地檢測相應的待測物樣品。
[0023]定量檢測具體是，以不同濃度的葡萄糖標準液的反應吸光值繪制葡萄糖標準曲線，再由待測樣品的反應吸光值計算出其葡萄糖濃度。
[0024]本發(fā)明的效果是:
[0025]1.本發(fā)明利用一步法合成了具有過氧化物酶活性的AuOAg NRs，并且最適pH在
6.5左右，在中性和近中性的pH下(pH 5.5-7.4)表現(xiàn)出過氧化物酶的活性，從而解決了多數(shù)仿酶無機材料僅在PH〈5.5的條件下表現(xiàn)出過氧化物酶活性的難題。
[0026]2.本發(fā)明將AuOAg NRs應用于H2O2的定量分析，實現(xiàn)了在中性和近中性的pH下(pH 5.5-7.4)利用分光光度法對H2O2的定量檢測。
[0027]3.本發(fā)明利用AuOAg NRs及GOx實現(xiàn)了在中性和近中性的pH下(ρΗ5.5-7.4)利用分光光度法對葡萄糖的定量檢測。該檢測方法具有良好的選擇性，對其他糖(乳糖、半乳糖、麥芽糖、果糖、木糖、蔗糖)無明顯響應。其應用于實際樣品的測定，表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性、可靠性、準確性。
[0028]4.本發(fā)明的AuOAg NRs具有較高的溫度穩(wěn)定性，100°C下孵育2小時仍保留75%的活力。
[0029]5.本發(fā)明提供在中性和近中性的pH下發(fā)揮仿酶活性的材料，可用于食品發(fā)酵、生物醫(yī)藥、化工、環(huán)境、生物技術(shù)等領(lǐng)域的定量分析和催化劑等方面。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例提供的AuOAg NRs仿酶活性效果圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例提供的AuOAg NRs仿酶活性的pH優(yōu)化效果圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例提供的AuOAg NRs在pH 6.5和4.0處的催化活性效果圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例提供的H2O2的定量檢測標準工作曲線；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例提供的葡萄糖的定量檢測標準工作曲線；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例提供的AuOAg NRs仿酶活性的溫