高性能类过氧化物酶活性纳米材料在生物传感中的应用

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eastfoot01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
酶是一种高效的生物催化剂,它们在工业、医学和生物等领域中被广泛应用。尽管它们有很好的应用前景,但它们往往存在制备和提纯费用高、操作稳定性差、对反应环境敏感、难以回收利用等固有缺点。以环境敏感性为例,在强酸强碱环境下,酶分子的空间结构会受到破坏。随后,酶分子变性会导致催化活性的丧失,这一结果限制了它们的进一步应用。为了克服这些缺点,研究人员一直致力于探索人工酶模拟物。纳米酶作为天然酶的潜在补充物或替代品,在生物传感、生物成像、抗菌、抗氧化、治疗、环境保护等领域具有广泛的应用前景。在此基础上本文第一部分合成了一种基于普鲁士蓝-金纤维作为过氧化物酶用于检测过氧化氢(H2O2)和尿酸(UA),和天然酶相比它具有更高的重复利用性,并且更易于回收。此外,由于其具有一定的柔性,因此可以将其制作成可穿戴的试剂盒,扩大了纳米酶在生物监测方面的应用。第二部分利用二氧化硅(SiO2)模板制作多孔的Fe-N-C单原子纳米酶。具有类过氧化物酶活性的Fe-N-C纳米酶可以催化H2O2在Fe Nx活性部位产生·OH,这与天然金属蛋白酶的作用类似。在比色分析的基础上,我们还研制了基于Fe-N-C纳米粒子的电化学传感器用于H2O2的检测。通过在可拉伸的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)纤维上同时负载Au纳米线(Au NWs)和普鲁士蓝(PB)作为生物传感界面,开发了一种基于纳米酶多功能性应用的可穿戴生物传感器。由于Au NWs与PB之间的协同催化作用,该纤维复合物不仅具有可穿戴生物传感器的潜力,还可以用作高性能的类过氧化物酶纳米酶催化应用中。所制备的纤维复合物可分别用于H2O2和UA的比色传感,并且重复利用次数可达到20次以上,在血清样品分析中其相对误差(RD)均小于10%,证明其可以用于实际检测中。该工作验证了纳米酶在柔性可穿戴领域的应用潜力,拓展了纳米酶在生物传感领域的应用。通过利用SiO2模板的策略合成了Fe-N-C单原子纳米酶,与不带Fe原子的N-C相比,具有较好的类过氧化物酶活性和H2O2电化学传感性能,与天然酶相比,Fe-N-C单原子纳米酶对极端的p H和温度具有更好的适应能力。在H2O2比色检测中,最低检测限可达到0.039 m M且相对其他干扰物质具备较好的选择性。在电化学检测中,当检测液中存在3.0 m M H2O2时,就可以在几秒钟内迅速做出响应。这项工作不仅为提高纳米酶的类过氧化物酶活性开辟了一条有效的途径,而且也拓宽了单原子纳米酶的应用范围。
其他文献
随着新能源汽车以及便携式电子设备等领域的快速发展,人们对储能器件能量密度的要求越来越高。目前,可充电二次电池储能技术日益成熟,以石墨为代表的碳类负极材料由于其良好的稳定性和低成本等优势,在电化学储能市场中被广泛应用。然而石墨较低的理论容量(372 mAh g-1)大大制约了电池整体的能量密度,因此,探索具有高能量密度材料取代碳类负极是目前研究的热点。这其中,钛酸亚铁材料(FeTiO3)由于其良好的
学位
电池管理系统(Battery Management System,BMS)是连接电动汽车和锂电池的重要桥梁,锂电池的荷电状态(State of Charge,SOC)是电池管理系统中的关键参数,对于电池的安全稳定运行具有不可忽视的作用。然而,SOC的值无法通过直接测量得到,因此,准确估计锂电池的SOC就成为了一个亟待解决的问题。本文主要研究基于双向长短期记忆(Bidirectional Long
学位
自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在社会生活的各个方面都得到了广泛应用。路径规划是关系到自动导引车AGV能否高效稳定运行的重要问题。本文针对AGV的路径规划问题,研究了AGV环境地图构建法方法,以及基于改进蚁群算法的全局路径规划方法、基于改进动态窗口算法的局部路径规划方法、基于Bezier曲线改进遗传算法的多AGV动态路径规划方法。论文主要研究成果如下。第一,环
学位
柔性可穿戴电子产品在智能服饰、医疗保健和移动通信等领域的持续发展以及“碳中和、碳达峰”绿色经济发展模式的提出,对环保、可持续的柔性能源存储器件产生了迫切的需求。柔性锌空气电池(FZABs)具有能量密度高、机械灵活性良好和环保等优点,被认为是极富前景的柔性能源储存器件。然而,目前柔性锌空气电池的发展受到了发生在空气阴极侧缓慢的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的制约。贵金属(如Pt和Ir、R
学位
本研究首先利用4,4’-二氨基二苯乙烯-2,2’-二磺酸、甲醛、环己基异腈通过Ugi四组分反应对海藻酸盐进行改性,得到疏水性增强的改性海藻酸盐(SA-X),并通过红外、核磁、XPS、紫外以及荧光光谱分析验证了产物结构。通过流变、表面张力、Zeta电位、光散射稳定性等测试,探究了不同改性程度海藻酸盐对UV-100型聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的乳化及稳定作用。研究表明,改性海藻酸盐作用下乳液体系的表面张
学位
开关DC-DC变换器在不同类型的负载下具有不同的非线性动力学行为,却鲜有学者考虑忆阻负载下的DC-DC变换器。忆阻负载的出现对DC-DC变换器动态行为研究以及混沌抑制提出了新的挑战。本文以开关电感Buck-Boost变换器为研究对象,研究其基于忆阻负载的非线性行为及其混沌抑制,具体研究工作如下:第一,本文首先建立了忆阻负载单级开关电感Buck-Boost变换器在连续电流模式下的状态空间模型。基于数
学位
软磁复合材料(Soft Magnetic Composites,SMCs)是将绝缘包覆剂与磁性基体均匀混合,通过粉末冶金方式压制成特定形状后经热处理制备而成的一种磁性功能材料。具有涡流损耗低、磁导率高、矫顽力低、电阻率高、三维各向同性和易于机械加工等优点,可以根据应用场合的需求制成相应的形状。近年来,随着国家大力发展绿色节能材料,具备上述优良特性的软磁复合材料被广泛应用于变压器、互感器、电抗器等电
学位
地铁隧道内壁渗水问题非常常见,它对地铁的安全正常运行易产生严重危害。因此,对于渗水病害的识别检测意义重大。人工智能发展速度使人震撼,其中,深度学习已经被广泛且成熟应用。它已实现了更高效、更准确地识别检测。与传统识别检测方法相比,其精确度高,泛化能力强。同时,深度学习能够减少人工成本,降低由于人工识别主观性所造成的误差。对于地铁隧道内壁渗水问题,本文旨在用深度学习相关算法识别渗水。使用技术成熟的Ma
学位
网络通信技术的快速发展极大促进了电子商务的迅猛发展,导致配送物流业务量剧增,从而使得线下物流配送面临新的挑战,一方面,很多商品对物流配送的时效性有严苛的要求,例如,新鲜农产品很容易变质,必须用最短的时间交付客户;另一方面,随着客户规模的不断扩大,物流配送更需要兼顾诸多因素,包括经营成本、服务水平等。在给消费者创造良好体验的同时节约配送成本,已经成为物流企业面临的急迫问题。在此背景下,研究复杂环境下
学位
全球范围内的大气变化和环境污染问题不仅对人类生活质量和其他生物的生命安全构成了严重威胁和挑战,同时也带来了解决这些社会问题的巨大的科学创新机会和工程实施商机。在众多的环境污染中,空气污染以及水污染已成为最严重的问题,开发更为高效的空气过滤及油水分离材料以更为优化的解决空气与水污染带来的危害已成为我们纤维纺织行业持续的课题。金属有机骨架(MOFs)具有高比表面积、高孔隙率、可调谐性好、结构清晰、热稳
学位