纳米金比色法检测脂肪酶活及其底物链长特异性的研究

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脂肪酶(lipase,EC3.1.1.3)已被认为是继蛋白酶、糖化酶之后的又一工业用酶。随着脂肪酶应用的不断推广,对其酶活的测定及底物链长特异性的研究带来了新的挑战。因此,建立灵敏、简便、快速、适用于高通量的脂肪酶活分析方法应受到足够的重视。  纳米金作为一种纳米材料,具有许多传统材料所不具有的物理化学性能。首先,纳米金的比表面积很大,使它在可见光的范围内产生很高的表面等离子共振特性,并在可见光范围内产生强吸收。其次,纳米金的特殊的光学性质与其粒子间的距离密切相关,当溶液中的纳米金由分散状态聚集后,其颜色会从红色变为蓝色。此外,纳米金的摩尔吸光系数比传统的有机发色团大的多,确保了纳米金比色法的高灵敏度。最后,纳米金还具有很好的生物兼容性。因此,纳米金比色法已经成为酶分析领域中最有力的工具之一。  本论文利用纳米金的特殊光学性质,首次构建了用于检测脂肪酶活的新型纳米金比色传感体系。随后,利用该纳米金比色传感体系对脂肪酶的底物链长特异性进行研究。主要开展了以下工作:  (1)与传统的纳米金比色法一样,纳米金在本论文设计的传感体系中作为显色元件。由于电解质的存在会破坏纳米金颗粒表面的双电层结构,因此纳米金在盐溶液中会发生聚集变为蓝色。研究表明,事先在纳米金表面物理吸附上一层吐温20后,纳米金能在盐溶液中稳定分散存在,即吐温20能保护纳米金不受盐诱导的聚集。同时,吐温20作为一种酯,是脂肪酶天然的水解底物。因此,在该实验方案中,吐温20不仅作为了纳米金的保护剂,也作为脂肪酶的识别元件。当不存在脂肪酶时,溶液呈红色;当存在脂肪酶时,保护剂吐温20被水解,纳米金受盐的影响发生聚集,溶液呈蓝色。该比色传感方法对脂肪酶的响应在0.15~1.8 mg/mL范围内呈现良好的线性关系,检出限为3.3×10-2 mg/mL(S/N=3)。相比于已存的脂肪酶活检测方法,该比色传感器具有诸多优点:制备简单,成本低廉,检测快捷,无需大型仪器,可直接肉眼观察,且灵敏高,选择性好,在高通量检测等领域中有着广泛的应用前景。  (2)脂肪酶底物链长特异性是指其对包含不同链长脂肪酶底物的特殊反应性。吐温20、吐温40、吐温60是包含不同链长脂肪酸的聚山梨醇酯,因此通过研究脂肪酶对这三种底物的水解能力的大小可以确定脂肪酶的底物链长特异性。在本论文中,我们依照前面工作设计的检测策略,分别构建了以吐温40、吐温60为底物检测脂肪酶酶活的传感策略。通过比较三种传感器测定的脂肪酶活大小来确定脂肪酶的底物链长特异性。相比于传统的脂肪酶底物链长特异性的研究方法,该方法无需测定出具体的酶活大小值,只需观察脂肪酶所引起的溶液颜色变化的程度即可比较脂肪酶对不同底物的水解能力。因此,该方法具有快速、便捷、可视化的优点,可满足于实际应用。  
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