一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料及其制备方法和应用

本发明涉及抑菌、纳米材料，具体涉及到一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、细菌感染依然是全体人类面对的一个巨大威胁。抗生素可以通过破坏细胞壁/膜形成、或脱氧核糖核酸(dna)复制、蛋白质的合成来抑菌或杀死病原体，已成为最广泛治疗细菌感染性疾病的物质。但是，抗生素的长期不合理使用造成了细菌耐药性增强以及超级细菌的出现，严重威胁了公共健康，同时对环境也造成了污染。因此，寻找一种新的抑菌剂代替传统抗生素杀死细菌迫在眉睫，酶引起了研究人员的普遍关注。

2、天然酶是由生物活性物质蛋白质，核酸等组成，由于在体内的含量较低，难以获得，使得价格十分昂贵，而且稳定性极差，温度和ph的改变都会引起天然酶的失活。因此，迫切需要探索稳定性高且成本低的模拟酶，纳米酶作为一种与天然酶反应机制相似的纳米材料，在抗菌治疗方面引起了广泛的关注。具有类氧化酶(oxd)样活性的纳米酶可以将氧气转化为有毒的羟基自由基(·oh)，具有类过氧化物酶(pod)样活性的纳米酶可将低浓度的h2o2转化为·oh，从而杀死细菌。近年来，随着纳米酶的快速发展，转变了人们对无机纳米材料作为生物惰性物质的固有观念，人们发现一些无机纳米材料也具有一定的模拟天然酶催化活性，已经在癌症诊治，环境保护，抗细菌感染和生物传感器等领域发挥着巨大的作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有双酶活性、抑菌能力优异的钯氧化锌纳米材料。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料，载体为颗粒状氧化锌，活性中心为贵金属钯，通过溶液浸渍法将钯以纳米粒子的形式浸渍在氧化锌上形成钯氧化锌纳米酶材料。

3、上述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料，颗粒状氧化锌的粒径为30nm。

4、上述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料的制备方法，

5、1)将硝酸钯分散于去离子水中，加入纳米级颗粒状氧化锌，封口，搅拌，得到负载硝酸钯的氧化锌；

6、2)将负载硝酸钯的氧化锌加入硼氢化钠溶液中，超声、抽滤、洗涤、烘干、研磨得到目标产物pd@zno。

7、上述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料的制备方法，按重量百分比，钯纳米粒子的担载量为0.05％-0.5％。

8、上述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料在抗菌方面中的应用。

9、上述的应用，所述的菌为大肠杆菌或/和金黄色葡萄球菌。

10、上述的应用，方法如下，将大肠杆菌或/和金黄色葡萄球菌进行划线培养，进行稀释后加入h2o2，再加入pd@zno，培养后观察菌落生长情况。

11、上述的应用，稀释后菌液的浓度为4×103cfu·ml-1。

12、上述的应用，h2o2的最终浓度为7μmol/l。

13、本发明找到性价比最优，酶活性最高，抗菌效果最好的纳米酶配比。钯纳米粒子的催化活性位点较多，随着颗粒尺寸变小，会有较多裸露的催化活性中心和较高的表面自由能，相应的催化活性也会增加，但是较小的pd-nps制备困难，且极易发生团聚，从而失去较高的催化能力，因此需要找到合适的载体使pd-nps的粒径较小且分散均匀。纳米氧化锌作为重要的氧化物半导体材料，由于具有光电特性、热稳定性、抗辐射性和生物兼容性等独特的性能，是一种合适的载体。我们探究了其双酶活性，该纳米酶可以催化氧气分解成羟基自由基，也可以催化氧化低浓度的过氧化氢生成活性氧中的羟基自由基，羟基自由基具有较强的杀菌性能，同时又避免了高浓度的过氧化氢对细胞造成损伤。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

15、1.本发明，采用贵金属钯为活性中心，30nm氧化锌为载体合成纳米酶材料，合成方法是简单绿色的溶液浸渍法，避免了加热，使钯纳米粒子分散的均匀良好，极大提升了催化性能，且载体廉价，性价比高。

16、2.本发明，探究了合成的纳米酶材料的双酶活性。即与氧气反应时的氧化酶活性及其与过氧化氢反应时的过氧化物酶活性。

17、3.本发明，以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为研究对象，探究了我们合成的纳米酶对典型的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑制效果，该纳米酶在较低钯金属浓度下表现出强杀菌作用，其抗菌率可以达到95％以上。

18、4.本发明，探究出了该材料对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抑制效果的差别，发现钯氧化锌纳米酶材料对杀灭革兰氏阴性菌具有优势。

19、5.本发明，利用重量百分比合成了四种不同担载量的纳米酶，在同一金属浓度下对比了它们的抗菌效果，对比分析出了最优的催化剂配比。

20、6.本发明，通过对纳米酶类酶活性的重点研究，发现当类酶活性与pd担载量并不是简单的正相关，当pd担载量为某一定值时类酶活性最高。

21、7.本发明，通过和氧气或过氧化氢共同反应，催化氧气或氧化过氧化氢生成活性氧中的羟基自由基来杀菌，没有环境污染和资源浪费。

22、总而言之，本发明所述的纳米酶材料，在医疗上具有广泛应用，可以有效的杀灭细菌和病原体。同时，作为载体的纳米氧化锌价格低廉，将贵金属钯负载其上研究此种纳米酶的抗菌活性，并进行了类酶反应动力学测试，以便寻求效果优良的抗菌剂比例，为钯基负载型贵金属纳米酶的研究提供一定的理论指导和设计思路。

技术特征：

1.一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料，其特征在于：载体为颗粒状氧化锌，活性中心为贵金属钯，通过溶液浸渍法将钯以纳米粒子的形式浸渍在氧化锌上形成钯氧化锌纳米酶材料。

2.根据权利要求1所述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料，其特征在于：颗粒状氧化锌的粒径为30nm。

3.权利要求1或2所述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料的制备方法，其特征在于：按重量百分比，钯纳米粒子的担载量为0.05％-0.5％。

5.权利要求1或2所述的一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料在抗菌方面中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的菌为大肠杆菌或/和金黄色葡萄球菌。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：方法如下，将大肠杆菌或/和金黄色葡萄球菌进行划线培养，进行稀释后加入h2o2，再加入pd@zno，培养后观察菌落生长情况。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：稀释后菌液的浓度为4×103cfu·ml-1。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：h2o2的最终浓度为7μmol/l。

技术总结
本发明涉及本发明涉及抑菌、纳米材料技术领域，具体涉及到一种具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料及其制备方法和应用。具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料的载体为颗粒状氧化锌，活性中心为贵金属钯，通过溶液浸渍法将钯以纳米粒子的形式浸渍在氧化锌上形成钯氧化锌纳米酶材料。颗粒状氧化锌的粒径为30nm。具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料对大肠杆菌的抗菌率能达到95％以上，对金黄色葡萄球菌的抗菌率也能达到95％以上，具有双酶活性的钯氧化锌纳米酶材料对杀灭革兰氏阴性菌更具优势。本发明采用的合成方法简单绿色，同时制备的纳米酶抗菌性能优异，在抗菌领域具有光明前景。

技术研发人员：杨黎妮,张迪,靳忠,祝鹏博,夏立新
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12