聚集/分散调控二硫化钼量子点类过氧化物酶活性及其在药物分析中的应用研究

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纳米酶是近几年的研究热点之一,相比于传统的生物酶具有制备简单、性能稳定、易于保存和运输等优点,在分析传感领域有着广泛的应用前景。二硫化钼是一种典型的过渡金属硫化物,已在光催化、电化学催化析氢和疾病治疗等领域得到广泛应用。二硫化钼纳米材料的研究主要集中于二维(2D)二硫化钼纳米片,对于尺寸小于10 nm的二硫化钼量子点(MoS2 QDs)的研究却相对较少。近年来,一些研究发现MoS2 QDs具有类过氧化物酶活性,并将其应用于简单的比色分析。然而对于MoS2 QDs的模拟酶活性进行可控调节方面的研究还有待发展,具有模拟酶活性的MoS2 QDs的应用范围还有待扩展。纳米酶的酶活性不仅受到形貌、组成、尺寸的影响,在一定程度上也受到纳米材料在水溶液中聚集状态的影响。本论文制备了三种不同形貌的MoS2纳米材料,探究了尺寸、形貌对材料模拟酶活性的影响,选用MoS2 QDs做检测探针实现对药物的分析检测应用。在此基础上,系统研究了调节剂(Fe3+/焦磷酸盐)对MoS2 QDs的类过氧化物酶活性的影响,深入探究了Fe3+/焦磷酸盐体系对MoS2 QDs的聚集状态和酶活性的调控机制,并发掘出一种纳米酶活性有效调控的新策略进而实现灵敏、可靠的实际药品快速检测方法。首先,我们通过简单、绿色的水热法合成了具有类过氧化物酶活性的三种MoS2纳米材料并对其形貌、尺寸等性质进行了表征。稳态动力学数据用以表征纳米材料的模拟酶活性,定量比较了不同形貌的MoS2纳米材料模拟酶活性大小。其次,本论文采用Fe3+/焦磷酸盐调节体系实现了对MoS2 QDs酶活性的可控调节并深入探究了其作用机制。选用Fe3+诱导MoS2 QDs发生聚集使其尺寸明显增大,对比单分散的MoS2 QDs聚集后酶活性明显增强。焦磷酸盐与Fe3+之间的络合作用会使MoS2 QDs发生解聚使其恢复为单分散状态,进而减弱MoS2 QDs酶活性。MoS2 QDs酶活性可控调节是因为Fe3+/焦磷酸盐体系改变了MoS2 QDs在溶液中的状态。最后,基于聚集/分散可控调节MoS2 QDs类过氧化物酶活性体系,我们开发了一种应用于实际药品的快速检测方法。阿仑膦酸钠(ALDS)和去铁酮(DFP)是两种生活中的常见药物,都可以与Fe3+发生络合进而减弱MoS2 QDs聚集体的酶活性。基于此,通过紫外-可见吸收光谱和智能手机作为检测器实现了对ALDS和DFP的高灵敏定量检测,进一步推广应用于实际药品的有效检测。
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