基于二茂鐵衍生物的復(fù)合材料過(guò)氧化物模擬酶特性及其分析應(yīng)用研究.pdf

1、天然酶因具有高效的催化活性和高度的專一性等特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的地位。然而天然酶固有的一些缺點(diǎn)，如易失活、難提純等限制了它的廣泛使用。因此，尋求具有天然酶活性的模擬酶顯得尤為重要。相比于天然酶，模擬酶具有易制備與保存、穩(wěn)定性好和活性易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)。其中對(duì)過(guò)氧化物模擬酶的研究最為居多，因?yàn)檫^(guò)氧化氫是生命體中一種重要的活性氧形態(tài)。自2007年四氧化三鐵磁性納米粒子被報(bào)道具有過(guò)氧化物模擬酶催化活性以來(lái)，人工合成材料在過(guò)氧化物模擬酶領(lǐng)域

2、得到了快速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于電化學(xué)傳感器、環(huán)境污染物降解和生物大分子檢測(cè)等方面。為此，本文構(gòu)建了基于二茂鐵衍生物得到的一系列新型過(guò)氧化物模擬酶材料的光分析方法及其應(yīng)用。
　　首先，我們利用二茂鐵甲酸中的羧基與鈷離子的配位作用，合成了鈷-二茂鐵甲酸(Fc-COOH-Co)。通過(guò)紅外表征證明了該配合物的成功合成。我們發(fā)現(xiàn)Fc-COOH-Co具有過(guò)氧化物模擬酶活性，即Fc-COOH-Co能夠催化H2O2氧化TMB的反應(yīng)，而氧化后的TMB

3、為一種藍(lán)色產(chǎn)物?；诖?，我們構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的比色法來(lái)檢測(cè)H2O2。在最佳反應(yīng)條件下，該方法具有較寬的線性范圍(0.01μM-70μM)和較低的檢出限(0.01μM)。穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)c-COOH-Co相對(duì)于底物H2O2的米氏常數(shù)值為0.63 mM，明顯低于HRP(3.70 mM)，說(shuō)明Fc-COOH-Co與H2O2有很好的親和力。通過(guò)結(jié)合葡萄糖氧化酶催化葡萄糖和氧氣產(chǎn)生過(guò)氧化氫的反應(yīng)，該方法還可用于檢測(cè)葡萄糖，線性范圍為0.01μ

4、M-70μM，檢出限為0.01μM。該方法能夠成功用于血清中葡萄糖的測(cè)定。此外，相對(duì)于HRP，F(xiàn)c-COOH-Co具有優(yōu)異的pH(2-11)和溫度(10-80 oC)耐受性。
　　其次，我們通過(guò)水熱法制備了二茂鐵基-L-組氨酸席夫堿衍生物(L-Fc-CHO)并研究其過(guò)氧化物模擬酶活性。相對(duì)于L-組氨酸和二茂鐵甲醛，L-Fc-CHO表現(xiàn)出了協(xié)同的催化效果?；诖?，我們構(gòu)建了一種超靈敏的H2O2和葡萄糖比色法。該方法的檢出限低至8 n

5、M。穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，L-Fc-CHO相對(duì)于底物H2O2的米氏常數(shù)值為0.22 mM，比HRP的低了近17倍，表明L-Fc-CHO的高效催化活性是源于對(duì)H2O2優(yōu)異的親和力。通過(guò)用對(duì)苯二甲酸作為自由基捕獲劑的熒光實(shí)驗(yàn)證明，該催化反應(yīng)中產(chǎn)生了活性中間體·OH。最后，該方法能用于準(zhǔn)確測(cè)定血清中葡萄糖。
　　最后，以二茂鐵及其衍生物為前體通過(guò)溶劑熱法分別合成了不含官能團(tuán)以及含不同含氧官能團(tuán)（羥基、醛基和羧基）的磁性碳材料。通過(guò)XPS、

6、紅外等表征證明磁性碳中仍保留了原材料中的含氧官能團(tuán)。我們發(fā)現(xiàn)，這四種磁性碳材料具有不同的過(guò)氧化物模擬酶催化活性（醛基碳≈羧基碳＞碳＞羥基碳）。它們催化活性的差異主要?dú)w因于其含氧官能團(tuán)的不同，因?yàn)檫@四種磁性碳的其他性質(zhì)如表面Fe元素含量、形貌與尺寸、比表面積基本沒(méi)有差異。穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，相比于不含官能團(tuán)的磁性碳，醛基碳具有更高的最大反應(yīng)速率，羧基碳具有更低的米氏常數(shù)即更好的底物親和力，而羥基碳則具有更低的最大反應(yīng)速率和更高的米氏常數(shù)。