贵金属基纳米材料在酸性磷酸酶活性比色传感分析中的应用研究

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酸性磷酸酶(ACP)是一种广泛存在于生命体内的水解酶,参与多种生理过程。作为前列腺癌等疾病的血清标志物,ACP活性监测对相关疾病的早期诊断具有重要的临床意义。现有的众多ACP活性测定方法中,比色法相对来说较为方便、快速、灵敏,且无需昂贵复杂的仪器,因而一直备受研究者的推崇。事实上,已经开发的能够用于ACP活性监测的比色传感器还比较有限,而且有些方法的灵敏度存在有待提高的问题。故而开发性能优异的ACP比色传感器一直是科学工作者开展研究工作的重点。本论文中,我们发现钯铂双合金纳米线(Pd/Pt NWs)具有优异的类氧化酶活性,且能实现对底物的催化,发生显色反应。金纳米粒子(Au NPs)的尺寸和表面状态的改变会引起其表面等离子体共振(SPR)峰发生偏移,并伴随溶液颜色的变化。基于此,我们构建了两种ACP比色传感新平台,实现了对实际生物样品中ACP活性的测定。以下为本论文的研究工作:(1)以碲纳米线为模板和还原剂,制备的钯-铂双合金纳米线(Pd/Pt NWs)具有良好的类氧化酶活性,在没有过氧化氢(H2O2)的存在下,能有效催化氧化TMB(3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)和ABTS(2,2-联氮-二(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐)等有机底物,产生颜色变化现象,合金纳米线的催化活性依赖于Pd-Pt比例,当Pd-Pt比为1:3时(记为Pd/Pt-1:3 NWs)活性最强,实验表明,其催化活性主要源于催化过程中产生的超氧自由基(O2·-)。酸性磷酸酶(ACP)催化底物2-磷酸l-抗坏血酸三钠盐(AAP)水解可以产生还原性的抗坏血酸(AA),AA的出现不仅能够消耗O2·-,还能还原被氧化的TMB,进而抑制Pd/Pt NWs的类氧化酶活性。基于此,我们开发了一种基于Pd/Pt NWs的检测ACP活性新型比色传感平台。实验结果表明,氧化态TMB的吸光度变化值与ACP活性在0.17-2.67 U·L-1范围内具有良好的线性关系,检测限为0.06 U·L-1。另外,此方法也成功用于胎牛血清中ACP活性的测定。酶促反应的固有特异性使得该方法具有良好的选择性,在药物筛选和临床检测方面有一定的应用潜力。(2)我们发展了一种基于酶促反应诱导生成核-壳型金-银纳米粒子(Au@Ag NPs)的ACP比色检测新方法。ACP催化AAP水解产生的AA具有还原性,可以还原Ag+并沉积在Au NPs表面,生成核-壳结构的Au@Ag NPs,引起纳米粒子的SPR峰由510 nm蓝移至416 nm,体系经历浅粉色至金色的颜色变化。据此,我们建立了一种简便可视化检测ACP活性的比色传感平台。在最佳实验条件下,400 nm处吸光度与0.01-2 U·L-1和2-16 U·L-1两个浓度范围内的ACP呈现良好的线性关系,检测限为0.01 U·L-1。与以往的ACP单色比色法相比,独特的SPR峰迁移会导致多种颜色的变化,这对实现ACP目视可视化灵敏检测具有重要的意义。此外,我们也成功将其用于胎牛血清中ACP活性的测定,回收率在96.9-102.4%。该方法简单、灵敏、可操作性强,有望在将来得到一定的推广应用。
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