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新型Cu基人工金属模拟酶的构建及应用

林菲菲  
【摘要】:生物酶催化作为高效专一、绿色环保的催化剂而受到广大研究者的关注,在食品、医药以及工业催化领域有很好的应用前景。但是,生物酶在实际应用中存在生产成本高而产率低、在极端环境中容易变性失活,无法重复使用等劣势,极大地限制了其应用。低成本高活性的模拟酶(人工酶)应运而生,有效的克服了生物酶的缺点。人工酶根据天然酶结构特点设计与合成的更为简单的小分子,但同时具有酶催化的高效率与专一性。漆酶是含铜多酚氧化酶,作用于多种酚类和苯胺类物质,可应用有机污染物的降解,但目前对漆酶模拟物的研究还比较少。因此,本课题致力于找寻一种新型含铜基人工金属酶,并应用于酚类和苯胺类污染物的检测和降解。通过对人工金属酶的结构、仿酶活性以及稳定性等的探究,评价其模拟漆酶性能,挖掘其在实际应用中的价值。主要工作开展如下:1、利用鸟苷-5'-单磷酸二钠盐(GMP)和Cu2+配位自组装形成新型含铜基模拟酶(Cu/GMP),其能催化氧化2,4二氯苯酚与4-氨基安替吡啉生成红色产物,并且能够模拟漆酶作用于多种酚类物质,证明Cu/GMP具备高效稳定的漆酶模拟活性,并可用于对酚类物质的检测。2、建立了 一种简便快捷灵敏的肾上腺素检测方法。Cu/GMP和漆酶能催化氧化肾上腺素产生显色物质,在418 nm处有紫外吸收,从而测定肾上腺素含量。动力学实验证明Cu/GMP对肾上腺素有着极高的底物亲和力,和高于漆酶40倍的最大反应速率,对肾上腺素的检出限为0.41μg/mL,约为漆酶(6.67μg/mL)的16倍,极大地提高了检测的灵敏度,这对于在肾上腺素检测领域的应用将具有重大意义。3、建立了一种新型磁性人工金属模拟漆酶Fe3O4@Cu/GMP,将磁性材料Fe3O4纳米粒子嵌入Cu/GMP配位聚合物中。对Fe3O4@Cu/GMP的稳定性进行研究,结果表明,该仿生酶在低pH、高温、高盐浓度等极端环境中的稳定性远远优于天然漆酶,相比于Cu/GMP的重复利用性,磁性仿生酶得到的有效的改善,重复使用5次后,依旧保留70%以上的催化活性。


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