【摘 要】
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生物小分子和环境污染物的检测在食品安全、疾病临床诊断以及在生态环境质量监测等领域有着重要影响和意义。尽管已经报道了多种方法用于生物小分子和环境污染物的检测。但是传统的方法通常需要高昂的试剂和繁琐的处理过程。因此,发展简单、经济、直观、高灵敏的生物小分子和环境污染物检测方法仍然是迫切需要的。过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶。通常以血红素为辅基,过氧化氢为电子受体催化底物氧化,参与生物
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生物小分子和环境污染物的检测在食品安全、疾病临床诊断以及在生态环境质量监测等领域有着重要影响和意义。尽管已经报道了多种方法用于生物小分子和环境污染物的检测。但是传统的方法通常需要高昂的试剂和繁琐的处理过程。因此,发展简单、经济、直观、高灵敏的生物小分子和环境污染物检测方法仍然是迫切需要的。过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶。通常以血红素为辅基,过氧化氢为电子受体催化底物氧化,参与生物体内的生理代谢活动。天然过氧化物酶(辣根过氧化物酶)有底物特异性强、催化活性高等优点,在生物分析领域有着广阔的应用前景,科研工作者已经将其用于生物小分子和环境污染物等物质的分析检测。然而,天然酶固有的缺陷如需高昂的生产成本、复杂的提取工艺、苛刻的储存条件,导致其应用受到限制。为了突破这一难题,研究者一直竭力寻找和开发各种具有类似酶活性的新材料来代替天然酶。碳点(CDs)是一种具有过氧化物模拟酶催化活性的经典纳米材料,而三磷酸鸟苷(GTP)是一种生物小分子,GTP同时也表现出过氧化物模拟酶活性。本文基于CDs和GTP的催化活性,构建了操作简单的高灵敏方法用于生物小分子和环境污染物的检测。具体研究内容如下:(1)基于抑制碳点过氧化物模拟酶活性检测ATP合成了具有过氧化物模拟酶活性的碳点,其可以催化H2O2介导的显色反应,无色TMB被氧化生成蓝色氧化产物(oxTMB)并且在652 nm处有最大吸收峰。而ATP的存在可以减少显色体系中羟基自由基的生成,还会影响CDs与显色底物结合,抑制CDs的类酶活性。根据这些发现,我们研究了ATP含量与TMB的氧化程度之间的关系,并建立了一种高灵敏的ATP检测方法。该方法操作简单,为无适配体、无标记检测ATP提供了一种新思路。(2)基于GTP的过氧化物模拟酶活性比色检测GTP过去,有多种比色传感器用于检测核苷酸,特别是ATP。然而,高选择性地检测GTP的分析方法却相对较少,因此,开发一种灵敏的GTP检测方法是十分必要的。GTP不仅在生命活动中扮演着重要的角色,同时GTP还表现出类似过氧化物酶的催化活性,可以催化H2O2氧化显色底物。本文以TMB为显色底物,构建了一种操作简单、高灵敏的比色传感用于GTP的检测。该比色传感检测GTP的范围为0.080至2.0μmol/L,检出限为20 nmol/L。该方法已成功用于检测实际样品中的GTP,并为无标记、无酶快速检测GTP提供了一条新思路。(3)基于GTP的过氧化物模拟酶活性检测生物硫醇和Hg2+本研究基于GTP的类酶催化活性,建立了一种比色检测生物硫醇和Hg2+的方法。生物硫醇在化学结构上含有活性巯基,能够抑制GTP-TMB-H2O2显色反应的进程,在最佳条件下,检测L-Cys的线性范围是0.10μmol/L-20μmol/L,检出限为94 nmol/L,检测GSH的线性范围为0.10-30μmol/L,检出限为100 nmol/L。而Hg2+与巯基之间存在较强的相互作用,可以恢复GTP-TMB-H2O2体系的显色反应,从而实现Hg2+的定量检测。检测Hg2+的线性范围为0.05-10μmol/L,检出限为38nmol/L。该工作拓宽了GTP作为过氧化物模拟酶在分析检测中的应用。
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