基于双金属Co/Mn-MOFs类酶活性的过氧化氢比色检测方法

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zoujing0505
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过氧化氢(H2O2)因具有氧化漂白、高效杀菌等作用,被广泛应用于工业、医学、食品加工等领域,但其过量和非法添加的现象严重。而过量的H2O2对人体具有毒性,会对皮肤和呼吸道等产生巨大刺激,且H2O2在人体中易转变成羟基自由基(·OH),造成大分子物质的氧化损伤,使细胞坏死或凋亡,从而引发包括恶性肿瘤在内的一系列疾病。因此实现对H2O2的快速、准确检测具有重要意义。比色传感法由于具有操作简单、反应快、成本低且结果可视化的优点,在分析化学和环境监测领域引起了强烈关注。近年来,为提高比色传感器的性能,许多研究集中于开发新型纳米材料模拟酶,其中基于金属有机框架材料(MOFs)的类酶在比色传感领域不断取得新的研究成果。目前已报道的具有类酶催化活性的MOFs材料,大多为铁基MOFs,并且研究报道的模拟酶中应用双金属MOFs的还很少。针对以上问题,本文通过一步水热法合成了新的二维双金属Co/Mn-MOFs(Co/Mn-MOFs-1-1-150),利用该材料的类酶活性,可催化H2O2分解产生·OH,继而氧化显色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB),使反应溶液由无色变为蓝色,由于目标物浓度与溶液颜色变化程度之间成正比关系,故可实现对H2O2的测定。经稳态动力学分析发现,该材料在以TMB为底物时的Km和Vmax分别为0.270mM和1.64×10-7 M s-1,以H2O2为底物时的Km和Vmax分别为0.24 mM和5.80×10-7 M s-1,比天然的辣根过氧化物酶(HRP)与底物间有更好的亲和力。该材料良好的类酶活性要归因于MOFs骨架中两种金属间的协同催化作用以及二维结构所具有的大比表面积和较多易接近的活性位点。基于Co/Mn-MOFs-1-1-150的类酶性质,成功构建了一个H2O2的比色传感平台,在优化条件下,对H2O2的线性检测范围为1.00-100μM,检出限为0.85μM(3δ/s)。并且为探索基于该材料所建立的传感方法对实际样品中H2O2检测的可行性,又对人体乳腺癌细胞(MCF-7)和实际水样(自来水与湖水)中的H2O2进行了检测,结果表明基于Co/Mn-MOFs-1-1-150的类酶在检测水体和有机体中的H2O2方面拥有可观的应用前景。
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