一种BiOI模拟酶材料及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种B1I模拟酶材料及其应用，属于模拟酶领域。
【背景技术】
[0002]天然酶是一类具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，绝大多数天然酶是具有超分子结构的蛋白质，这种超分子结构是由一百多个甚至几千个氨基酸通过非共价键相互作用折叠或自组装而成以及少数具有催化功能的RNA分子。由于天然酶的活性位点上存在大量的官能团，并且还具有一定的空间构型，它与催化底物的相互作用在构型上存在着较严格的匹配关系，能够在十分温和的条件下高效、专一地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢(Eisenmesser et al., Science 295 (2002) 1520-1523; Benkovicet al., Science 301 (2003) 1196-1202.)。但是，由于大多数酶是蛋白质，对热、酸、碱不稳定，结构易发生变化而失去催化活性。另外，天然酶在生物体内的含量很低，很难通过纯化大量获得天然酶，故价格昂贵，大大限制了它的实际应用。因此，合成在化学结构、催化效率、特异性和选择性上都和天然酶相似的模拟酶受到了研究者的广泛关注。从尺寸、形状以及表面电荷来说，纳米材料与天然酶具有一定的相似之处，其比表面积大、表面活化中心多，催化活性和催化效率都大大增强。因此，纳米材料模拟酶的研究正在迅速堀起，在生物、医药、环境等领域取得了许多新成果。
[0003]过氧化物酶(Horseradish peroxidase，简称HRP)是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶，是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶。HRP在生物体内发挥着重要的作用，由于在建立一些目标物质的分析方法中，H2O2是一种重要的中间物质，因此对过氧化物酶的模拟研究以及建立涉及H2O2的分析方法一直是人们感兴趣的研究方向。自2007年Gao等(Gao et al., Nat.Nanotechnol.2 (2007) 577-583.)发现四氧化三铁纳米粒子具有过氧化物模拟酶特性以来，纳米材料模拟过氧化物酶在催化领域的研究不断深入并取得了一系列研究成果。目前已报道的具有模拟过氧化物酶性能的纳米材料还有Co3O4 (Mu etal., Chem.Commun.48 (2012) 2540-2542.)J2O5 (Andre et al., Adv.Funct.Mater., 2011， 21: 501-509.)、B1Br (Li et al., Nanoscale, 6 (2014) 4627-4634.)等。近期，B1I因其独特的电子结构和良好的催化性能受到了广泛关注。B1I是一种光敏材料，具有四方相结构，是由[Bi2O2]片层与两层碘元素交替排列形成的片层状结构，另外，Bi3+和I—中特殊的3d电子结构使其具有良好的催化性能(Xiao et al.，J.Mater.Chem.20(2010) 5866-5870.)，在光电催化等领域已有广泛应用，但是其在生物领域的应用潜能尚未开发。
[0004]因此，本发明以B1I作为模拟过氧化物酶，通过显色反应实现对H2O2快速检测，对B1I在免疫分析等领域的实际应用具有重大意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种B1I模拟酶材料及其应用。本发明通过共沉淀法制备了具有花状结构的B1I，该材料具有良好的模拟过氧化物酶催化性能，可以对H2O2进行快速检测，在免疫分析等领域具有潜在的应用前景。同时该材料的制备方法具有简单易行、价格低廉和重复性好等特点。
[0006]一种B1I模拟酶材料，其特征在于该材料为具有花状结构的B1I，尺寸为300 nm?5 mmD
[0007]上述B1I模拟酶材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
将Bi(NO3)3.5H20溶于乙醇或乙二醇中得溶解液A;将KI或KI和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于超纯水中得溶解液B;然后将上述溶解液B在搅拌条件下逐滴滴加到上述溶解液A中得悬浮液，调节悬浮液pH值为7，之后继续搅拌12?36 h ；反应结束后，经过抽滤、洗涤和40?80°C干燥2?10 h即得具有花状结构的B1I。
[0008]所述Bi(NO3)3.5H20与KI的摩尔比为1:1;所述PVP与Bi(NO3)3.5H20的质量摩尔比为0~1.0:1 g/mmolο
[0009]所述Bi(N03)3.5H20与乙醇或乙二醇的摩尔体积比为0.05?0.5:1 mmol/mL，所述KI与超纯水的摩尔体积比为0.05?0.5:1 mmol/mL。
[0010]所述调节悬浮液pH值采用浓度为1.0-5.0 mol/L的NH3.H2O或NaOH。
[0011]所述B1I模拟酶材料作为过氧化物酶，用于对底物3，3’，5，5’_四甲基联苯胺(TMB)进行催化氧化，实现对H2O2的快速检测。
[0012]所述B1I模拟酶材料模拟过氧化物酶性能具体测试方法为:依次向离心管中加入磷酸盐缓冲液(PBS)、H202溶液、TMB的乙醇溶液和B1I分散液，反应7 min后观察溶液颜色变化，并记录400?800 nm下的紫外可见吸收光谱;所述B1I终浓度为100 mg/mL；所述H2O2终浓度为2.5 mmol/L;所述TMB终浓度为0.8 mmol/L。
[0013]本发明的有益效果在于:
(I)本发明采用共沉淀法制备B1I模拟酶材料，制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉。
[0014](2)本发明制备的B1I模拟酶材料具有良好的模拟过氧化物酶催化性能，可以通过比色法快速检测H2O2,并且具有良好的稳定性和重复利用性，在免疫分析等领域具有潜在应用前景。
【附图说明】
[0015]
图1为本发明实施例1制备的B1I模拟酶材料的XRD图谱(A)和FESEM照片(B)。
[0016]图2为本发明实施例1制备的B1I模拟酶材料模拟过氧化物酶的紫外可见吸收光谱图(A)和B1I模拟酶材料重复进行10次模拟酶实验后的吸光度值(B)。
【具体实施方式】
[0017]以下通过具体的实施例对本发明作进一步说明，有助于本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0018]实施例1花状B1I的制备
通过共沉淀法制备。将2.0 mmol Bi(NO3)3.5H20溶于40 mL乙二醇中，磁力搅拌使之溶解，得溶解液A;同时将2.0 mmol KI溶于40 mL超纯水中，然后磁力搅拌使之溶解，得溶解液B;然后将上述溶解液B在磁力搅拌下逐滴滴加到上述溶解液A中，得悬浮液；之后用2.0mol/L NaOH溶液调节悬浮液的pH为7，之后在室温下继续搅拌24 h;搅拌结束后，产物经过抽滤，抽滤所得沉淀依次经超纯水和无水乙醇洗涤，而后于60 °C干燥6 h，可得到具有花状结构的B1I，尺寸约为300歷(参见图1)0
[0019]图1(A)为实施例1所制备样品的XRD图谱。由图可知，所有衍射峰的位置与标准卡片JCPDS N0.73-2062完全吻合，均归属于四方晶系B1I，而且没有出现任何杂质相，可以确定实施例1制备的样品为纯的四方相B1I。此外，由图可知，样品的衍射峰强度较小，衍射峰较宽，说明所制备的B1I结晶度较差。图1(B)为实施例1所制备样品的FESEM照片，由图可见，所制备的B1I为三维分层