一种包裹金纳米粒子的高铁血卟啉材料、制备及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物分析技术领域，具体涉及一种仿生材料、制备及其应用，特别是一 种对过氧化氨高灵敏度检测的材料、制备及应用。
【背景技术】
[0002] 纳米技术的研究发展为纳米材料提供了更加广阔的应用空间，目前主要关注于纳 米材料固定生物分子方面。在众多的纳米材料中，金纳米粒子W其良好的稳定性、小尺寸效 应、表面效应、光学效应W及特殊的生物亲和效应等特点，使其成为光学、电子、催化、生物 医药等方面的研究和应用热点。在电化学方面，利用金纳米粒子制备的传感器选择性强， 稳定性好且操作方法简便。金纳米颗粒比表面积大，表面自由能高，酶可在其表面得到强 有力的固定，不易渗漏，金溶胶具有很好地生物相容性，并且导电性好，可在酶与电极之间 传递电子，显著提高酶电极的响应灵敏度。在生物医药方面，金纳米颗粒可W应用于免疫 化学、DNA识别与检测，作为载体应用于基因治疗。另外，由于金纳米粒子具有大的比表面 积和良好的生物相容性，可与小分子药物或者生物大分子进行结合，因此生物功能化的金 纳米粒子应用领域不断拓宽，例如，金纳米粒子与聚己帰亚胺结合制备的功能化材料可提 高DNA的结合能力，从而促进DNA在体内的转染圧ngle;rt,C. ;Ta址ar化,L.;化;rtlieb,M.; Kempe, Κ. ;Gottschaldt, Μ. ;Schubert, U. S. Biomacromolecules2014, 15. 1124-1131.]。聚 己帰亚胺（Polyet的leneimine，PEI)是一种富含亚胺基和胺基、水溶性好的正电性聚合 物，常被用于金胶体或其复合材料的制备。聚胺高分子因分子内含有大量氨基，能与金属 离子配位并稳定送些金属离子，被广泛应用于纳米粒子的合成与修饰。利用PEI在合成金 纳米粒子方面的优势及金纳米粒子的生物相容性等特性，可将PEI功能化的金纳米粒子材 料与生物大分子结合，从而可制备新型仿生材料。目前，大多是利用阳I包裹金纳米粒子 材料连接SiRNA、漆酶、蛋白质等[Song，W.J. ;Du，J.Z. ;Sun，T.M. ;Zhang，P.Z. ;Wang，J. Small2010, 6. 239-246. Brondani,!). ;de Souza, B. ;Souza, B. S.;化ves, A. ;Vieira, I.C. B iosensors&Bioelect;ronics2013, 42. 242-247.]，而PEI包裹金纳米材料与仿生酶的结合 尚未见报道。
[0003] 高铁血扑晰化emin)是辣根过氧化氨酶的活性中必，具有酶的良好的催化活性， 是一种典型的仿生酶。Hemin对氮气、氧气、一氧化氮、二氧化碳和过氧化物等有极高的催化 性能，但是，由于缺乏适宜的仿生环境，其催化活性大大低于天然酶。金纳米颗粒比表面积 大，生物相容性好，并且导电性高，可很大程度上提高hemin的电子传递速率，从而增强其 催化性能。另外，由于PEI含有大量氨基，将包裹金纳米粒子的PEI材料通过醜胺键与化min 连接后，形成的材料同时具有了PEI的吸附性能，所W，送种材料可同时兼有化min的催化 性能和PEI的吸附性能。
【发明内容】
[0004] 基于上述背景，本发明的目的是提供一种聚己帰亚胺（阳I)包裹金纳米粒子连接 Hemin的仿生材料、制备及其应用。该材料同时具有化min的催化性能和阳I对污染物的吸 附性能，因而在电化学和水中污染物去除方面都有较为广阔的应用。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案是：一种包裹金纳米粒子的高铁血扑晰材料，所 述材料结构如下：
[0006]
[0007] -种包裹金纳米粒子的高铁血扑晰材料的制备方法，包括W下步骤：
[0008] 步骤一、制备聚己帰亚胺包裹的金纳米粒子材料（PEI-AuNPs);
[0009] 步骤二、取上述阳I-AuNPs材料，与0.Immol/L的化min水溶液混合揽拌比，制备 包裹金纳米粒子的高铁血日h晰材料（PEI-AuNPs-Hemin)混合溶液；
[0010] 步骤H、将阳I-AuNPs-Hemin混合溶液高速离必，结束后，除去上清液，用超纯水 洗涂。
[0011] 步骤一中所述的阳I-AuNPs通过W下步骤制备；室温下，将聚己帰亚胺加入到 Immol/L的氯金酸溶液中，将混合溶液揽拌加热到8(TC，保持一定时间至溶液呈现浅宝石 红色，之后停止加热和揽拌，于室温下冷却，其中，聚己帰亚胺和氯金酸的体积比为1:30~ 1:5,优选1:10,揽拌速率为200~70化pm,优选40化pm,保持时间为5~30min，优选20min。
[0012] 步骤二中所述的阳I-AuNPs材料与化min的体积之比为1:1-1:5,优选1:3。
[0013] 步骤Η中所述的离必速率为8000~12000巧m，优选10000巧m。
[0014] 上述阳I-AuNPs-Hemin纳米材料用于制备检测过氧化氨的高灵敏度传感器。
[0015] 发明原理；支化阳I是一种富含亚胺基和胺基、水溶性好的正电性聚合物，能与氯 金酸中的金离子配位并稳定金离子，利用阳I支链氨基的还原性制备得到粒径均一且稳定 金纳米粒子。因阳I分子中含有的氨基易与化min形成醜胺键，从而将化min分子连接到 含有金纳米粒子的阳I上，通过离必和分离纯化，得到阳I-AuNPs-Hemin仿生材料。
[0016] 本发明的有益效果为：
[0017] 1、PEI作为金纳米粒子的有效的还原剂和稳定剂，制备得到的金纳米粒子粒径小 且均一性好。
[0018] 2、PEI含有氨基，可与化min形成醜胺键，从而连接化min到阳I-AuNPs上，形成 的新型仿生材料稳定性好。
[0019] 3、金纳米粒子比表面积大，生物相容性好，导电性好，所W可促进电子在化min和 电极之间的电子传递，从而提高仿生酶的催化效率。
[0020] 4、制备的新型纳米材料含有孔状结构，可用来吸附环境污染物，实用性好。
[0021] 5、将制备的仿生材料修饰于电极上，制备得到的仿生传感器，因金纳米粒子的存 在，给化min提供了一个良好的电子传递环境，从而提高传感器的检测灵敏度。另外由于 阳I-AuNPs-Hemin材料的稳定性，修饰到电极上时，其仿生环境不易被破坏，从而提高传感 器的稳定性。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明中实施例7制备的阳I-AuNPs-Hemin材料的表征图（a为傅里叶红 外光谱图，b为扫描电镜图）。
[0023] 图2是本发明中裸玻碳电极和实施例3、实施例7中制备的纳米材料修饰电极对过 氧化氨的催化效果。
[0024] 图3是本发明实施例7制备的阳I-AuNPs-Hemin材料应用于传感器时，对过氧化 氨的差分脉冲伏安图（a)和浓度与电流的线性关系图化）。
【具体实施方式】
[00巧]本发明采用阳I包裹金纳米粒子并连接化min制备的阳I-AuNPs-Hemin纳米材 料，制备过程简单，稳定。且通过实验证明，利用送种纳米材料制备的仿生传感器对过氧化 氨有极好的催化效果和较高的检测灵敏度。
[0026] 实施例1;制备聚己帰亚胺包裹的金纳米粒子材料（PEI-AuNPs):室温下，将聚己 帰亚胺加入到Immol/L的氯金酸溶液中，将混合溶液揽拌加热到8(TC，保持一定时间至溶 液呈现浅宝石红色，之后停止加热和揽拌，于室温下冷却。其中，聚己帰亚胺和氯金酸的体 积比为1:30,揽拌速率为200巧m，保持时间为5min。
[0027] 实施例2;制备聚己帰亚胺包裹的金纳米粒子材料（PEI-AuNPs):室温下，将聚己 帰亚胺加入到Immol/L的氯金酸溶液中，将混合溶液揽拌加热到8(TC，保持一定时间至溶 液呈现浅宝石红色，之后停止加热和揽拌，于室温下冷却。其中，聚己帰亚胺和氯金酸的体 积比为1:5,揽拌速率为700巧m，保持时间为30min。
[0028] 实施例3;制