片状过氧化物模拟酶的制备及其在比色传感中的应用

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纳米酶是一种稳定性好、制备简单、成本低且催化性能好的纳米材料。它是天然酶的替代品。近些年来,具有过氧化物酶活性的纳米酶被大量报道用于比色传感。本文合成了几种具有过氧化物酶活性的片状纳米材料。研究了它们在过氧化氢(H2O2)中对3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)的催化氧化,探究了动力学模型、催化机理以及影响酶活性因素。建立了基于片状过氧化物模拟酶的尿酸、有机磷农药、生物硫醇和葡萄糖的新比色方法。(1)以二水合钼酸钠和L-半胱氨酸为原料,采用一步水热法制备具有过氧化物酶活性的MoS2纳米片。基于MoS2纳米片可催化H2O2氧化TMB生成蓝色氧化产物(ox TMB)的原理,建立了测定H2O2浓度的分析方法,在p H 3.7,温度35℃,MoS2浓度1.0μg·m L-1及孵育时间40 min的条件下,ox TMB的吸光度随H2O2浓度的升高而增强。鉴于H2O2是尿酸氧化酶催化尿酸氧化的产物之一,建立了MoS2纳米片催化H2O2氧化TMB间接测定尿酸的分析方法。当尿酸浓度在2.5~40μmol·L-1和40~100μmol·L-1范围内,监测体系的吸光度与尿酸浓度呈良好的分段线性关系,方法在低浓度区间的检出限(LOD)为0.093μmol·L-1,应用于血清和尿样中尿酸的测定,回收率在92.6%~102.0%范围内。(2)以二水合钼酸钠和硫脲为原料,一步水热法制备了能催化H2O2氧化TMB显色的MoS2 NSs。乙酰胆碱(ACh)在乙酰胆碱酯酶(ACh E)催化下水解为胆碱,胆碱在胆碱氧化酶(CHO)的作用下生成H2O2,而H2O2又在MoS2 NSs催化下氧化TMB。而有机磷农药(OPs)的加入将抑制ACh E的活性,减少H2O2的产生和TMB的氧化。通过测定加入OPs后ox TMB吸光度的降低值,可以定量检测OPs。在最佳实验条件下,OPs检测的线性范围为5~300 ng·m L-1,检出限为0.68 ng·m L-1。该方法应用于水果和蔬菜样品的测定,结果与气相色谱法的结果基本一致。此外,通过智能手机采集和分析OPs的可视信号,在农药残留的实时现场分析和农药领域的生物安全研究方面具有巨大潜力。(3)通过柠檬酸钠还原氯金酸(HAuCl4)得到了具有高过氧化物酶活性的Au@MoS2纳米复合物,并用于生物硫醇的比色测定。Au NPs和MoS2 NSs的协同作用促进了H2O2存在时,TMB有无色向蓝色ox TMB的颜色转换。生物硫醇同型半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)和半胱氨酸(Cys)的加入抑制了ox TMB的形成,导致ox TMB的蓝色褪色和吸光度的降低。在1~100μmol·L-1范围内,652 nm处吸光度的降低值与Hcy、GSH和Cys浓度呈线性关系,检出限分别为0.93、0.71和0.73μmol·L-1。此外,该方法与智能手机的结合为生物硫醇的现场检测提供了一种简单方便的策略。在实际血清样品Hcy测定中,所得结果与临床测定值基本一致。(4)以二水合钨酸钠和硝酸为反应物,在室温下制备了WO3纳米片(WO3 NSs)。得到的WO3 NSs具有良好的过氧化物酶活性,在H2O2存在下,WO3 NSs催化TMB氧化成蓝色的ox TMB。在此基础上,建立一种简单、灵敏的比色法用于H2O2和葡萄糖的测定。当H2O2和葡萄糖的浓度分别在1~200μmol·L-1和1~100μmol·L-1范围内时,吸光度与浓度呈良好的线性关系,检出限分别为0.79和0.96μmol·L-1。将该方法应用于尿液中葡萄糖的测定,最后结果与临床方法基本一致。
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