金属有机框架材料负载酶在比色检测中的应用研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:KOUHUIKING
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酶是一种具有高选择性和高效性的生物大分子催化剂,然而其较差的化学和热稳定性以及较低的可重复利用性限制了酶的实际应用。近年来,为了提高酶的稳定性和可回收性,探索酶在生物应用领域的发展前景,多孔材料固定化酶得到了广泛的研究。金属有机框架(MOFs)材料是由金属节点和有机配体连接而成的一类新型多孔材料,具有极高的比表面积和孔体积、孔隙度可调、易于功能化等一系列独特的物理结构和化学性质。许多MOFs/酶复合材料在催化性能方面远远优于游离酶,因此MOFs作为酶固定化平台的载体材料得到了研究者越来越多的研究兴趣。本论文主要研究了两种不同MOFs负载葡萄糖氧化酶(GOx)的催化剂复合材料,并将其应用于比色检测体系,并探讨MOFs负载酶应用于比色检测的优缺点。主要研究内容如下:一、ZIF-8负载的级联催化剂及其比色检测应用。使用聚(1-乙烯基咪唑)(PVI)将葡萄糖氧化酶(GOx)和血红素(hemin)联结在一起,并将该复合催化剂置于ZIF-8前驱体水溶液中,在室温下合成GOx&PVI-hemin@ZIF-8复合材料,构建级联催化体系,用于溶液中葡萄糖浓度的检测。在溶解氧的存在下,GOx催化葡萄糖产生H2O2,此时与GOx连接在一起的hemin能原位催化还原H2O2,并且在显色剂存在的情况下发生显色反应,从而实现葡萄糖的比色检测。此外,通过调节GOx与hemin的最佳摩尔比实现该级联催化效率的最大值。所制备的GOx&PVI-hemin@ZIF-8复合材料不仅具有增强的催化活性,而且对级联反应具有长期、可重复使用的催化活性,这归因于ZIF-8对客体生物催化剂的保护作用。二、基于金属-金属卟啉凝胶MOFs负载酶的比色检测。首先采用溶剂热法合成了具有分层次介孔结构的金属-金属-卟啉凝胶(MMPG)材料,然后负载GOx构建级联催化体系。系统研究了影响Fe-MMPG的形成条件和孔结构,并通过调节反应物的浓度来控制凝胶介孔的尺寸。Fe-MMPG-5(浓度为5 m M的Fe-porphyrin配体)具有良好的孔结构,用于高效负载GOx。与游离GOx相比,GOx@Fe-MMPG-5复合材料的催化活性显著增强,为葡萄糖的比色检测提供了优异的性能。
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