【摘 要】
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随着纳米技术的发展,人们发现有些纳米材料具有模拟酶的活性。这类具有酶模拟特性的纳米材料被称作纳米酶。与天然酶相比,纳米酶具有稳定性好、可进行表面改性和大规模制备等优点,在人类健康、环境安全和生物传感等领域有着广泛的应用。纳米酶种类繁多,其中二氧化锰(MnO2)纳米材料因能活化分子氧产生活性氧(ROS)而具有类氧化酶的性质,可以直接与显色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)发生显色反应,因
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随着纳米技术的发展,人们发现有些纳米材料具有模拟酶的活性。这类具有酶模拟特性的纳米材料被称作纳米酶。与天然酶相比,纳米酶具有稳定性好、可进行表面改性和大规模制备等优点,在人类健康、环境安全和生物传感等领域有着广泛的应用。纳米酶种类繁多,其中二氧化锰(MnO2)纳米材料因能活化分子氧产生活性氧(ROS)而具有类氧化酶的性质,可以直接与显色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)发生显色反应,因而在比色检测领域有着广泛的应用前景。此外,MnO2吸收带较宽,能与碳点(CDs)等荧光材料发生荧光共振能量转移(FRET)或内滤效应(IEF),故在荧光检测中常被用作荧光猝灭剂。而且由于MnO2纳米材料具有氧化性,其也可用来检测还原性物质。相较于单一模式的检测,双模检测具有灵活选择、结果准确可靠的优点,而MnO2纳米材料在性质和检测应用上的多样性,为构建MnO2基复合体系的双模检测提供了可能。本文的主要研究内容如下:(1)研究了不同类型MnO2纳米材料的类氧化酶性质。对比了水热法和生物矿化法合成的MnO2纳米粒子的类氧化酶性质,并探究了材料的类氧化酶性质与形貌、晶型、温度、p H之间的关系以及MnO2类氧化酶性质的相关机理。同时结合葡萄糖氧化酶(GOx),构建了GOx-MnO2-TMB检测平台,实现了视觉和吸收双模检测葡萄糖。随着葡萄糖浓度的增加,视觉检测体系的颜色依次变化为黄色、绿色、绿色,该检测平台对葡萄糖的线性检测范围是0.5-40μM,检出限为0.42μM。(2)对MnO2纳米粒子进行修饰并与CDs复合,构建了CDs@MnO2@Chox双模检测胆固醇的平台。首先基于生物矿化原理,采用一锅法制备出功能化的MnO2@Chox纳米材料。接下来将以柠檬酸和尿素为原料用微波法合成CDs,通过静电吸附的方法与MnO2@Chox纳米材料复合,构建了CDs@MnO2@Chox双模检测胆固醇的平台。通过监测荧光光谱和氧化TMB吸收光谱的变化,对胆固醇进行了荧光和比色双模检测,两种信号的线性检测在0.5-50μM范围高度重合,比色信号的检出限为0.45μM,荧光信号的检出限为0.15μM。本文合成了不同类型的MnO2纳米材料,研究了其类氧化酶活性以及相关的催化机理。基于MnO2基材料,构建了两种不同的双模传感平台分别对葡萄糖和胆固醇进行了检测,丰富了生物检测方面的研究。相较于单一模式的检测,以上两种传感平台的检测结果更加准确、可靠。
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