铋-金双金属纳米酶的活性调控及其比色和光热传感研究

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纳米酶是一种具有催化活性的纳米材料,具有催化效率高、化学性质稳定和制备成本低等诸多优点,因而在传感、催化、环境及生物医学等方面都具有十分广阔的应用前景。此外,纳米酶所具有的模拟酶活性可通过多样化方式和策略进行人为调控,将不同目标物直接或者间接与纳米酶的类酶活性调控进行优化设计,进而可以构建不同的分析传感方法。然而,大多数纳米酶仅能在强酸环境中表现出良好的类酶催化活性,而在中性条件下其类酶活性较低,极大地限制了纳米酶在生物和生命体系中的分析应用。因此,急需发展纳米酶的活性调控新方法,尤其是提高其在生理条件下的类酶活性,进而拓展纳米酶的生物分析应用。基于此,本论文以中性条件下铋-金双金属纳米酶的类酶活性调控为基础,深入研究纳米酶催化体系中简单分析信号的产生机制,发展重金属离子和氨基酸比色/光热双模式即时检测方法。论文主要包括以下内容:第一章:对纳米酶的分类、活性调控和基于纳米酶活性调控的传感分析应用进行了综述,简要介绍了论文的研究目的和研究内容。第二章:制备了铋-金双金属(Bi-AuNPs)纳米酶,研究了Bi-AuNPs双金属纳米酶的类过氧化物酶的活性调控机制。Bi-AuNPs可以有效催化双氧水产生·OH,进而将底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化生成具有光热响应的蓝色TMBox产物。当引入Hg2+后,Bi-AuNPs的表面状态发生改变进而导致其类过氧化物酶(POX)的活性被抑制。基于此,构筑了一种简单、高效、灵敏的Hg2+比色及光热传感分析方法。实验结果表明,Hg2+的比色和光热传感检测限分别为4.4 n M和3.2 n M(S/N=3),通过加标回收对实际水样中的Hg2+进行比色和光热分析的回收率分别为95.3-104.7%和93.5-102.3%,证明该方法不仅灵敏度高而且在实际样品分析中具有一定的可靠性。第三章:研究了半胱氨酸(Cys)对铋-金双金属(Bi-AuNPs)纳米酶类过氧化物酶活性的调控作用,发现带正电的Cys可通过静电吸附作用特异性地诱导Bi-AuNPs发生团聚,团聚后的Bi-AuNPs其类过氧化物酶活性明显降低。基于此,构筑了一种简单、高效、灵敏的Cys比色及光热传感分析方法。实验结果表明,Cys的比色和光热传感检测限分别为21.8 n M和7.2 n M(S/N=3)。通过加标回收对人血清中的Cys进行比色和光热分析的回收率分别为97.4-105.3%和98.2-106.5%,说明该方法具有一定的可靠性。第四章:总结了Bi-AuNPs双金属纳米酶的比色和光热传感应用研究,并就纳米酶的制备、活性调控、催化机理等在即时检测传感方面的应用进行了展望。
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