一种制备纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的方法及其过氧化物酶活性的应用

本发明涉及金属有机骨架复合纳米材料、生物分析，尤其涉及一种制备纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的方法及其过氧化物酶活性的应用。

背景技术：

1、天然酶是一类生物催化剂，具有种类多样性、底物特异性、高催化活性等特点，在食品、农业、制药和化学工业等领域中得到积极应用。然而天然酶的固有缺陷，如提取工艺复杂、成本高昂、易失活变性且难回收利用等，使其实际应用大大受限。为克服其缺陷，具有催化活性的模拟酶被不断地研发应用。多种功能纳米材料已被发现具有类似酶的催化性质，该类材料被扩展性地采用术语“纳米酶”描述。高催化活性的纳米酶的合理设计与制备方法亦被较广泛地研究。

2、金属有机骨架材料已被广泛应用于纳米酶催化领域，相较于天然酶，它们具有催化活性高、环境耐受性强、制备及储存成本低廉和可重复使用的优点。中国专利cn113171453a公开了一种基于多孔铁基金属有机骨架结构的放疗增敏材料的制备方法，材料中铁作为主要活性位点催化过氧化氢发生类芬顿反应。相较于单金属位点，引入第二金属源将使材料具有更多的催化和吸附位点，并在两种金属间产生显著的协同作用，达到增强材料催化活性的目的。中国专利cn114345415a公开了一种双金属-金属有机骨架聚合物纳米材料的制备方法，铜源的引入增多了材料催化和吸附位点，材料表现出优异的类酶催化性能。但相较于铜的类过氧化物酶催化活性，过渡金属铁钴镍的酶促活性更为优异。

3、本发明利用溶剂热法合成了具有类过氧化物酶催化活性的铁钴双金属有机骨架纳米酶，在其表面原位生长了纳米金颗粒，生成纳米金复合双金属有机骨架纳米酶材料。金属掺杂后材料亚纳米通道中钴吸附中心和铁催化中心的约束效应和催化微环境可以有效地提高催化活性。原位生长方法有效避免了纳米金的团聚现象，增强了复合材料稳定性，且金和双金属有机骨架纳米酶的协同作用增强了复合材料的催化活性。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决高催化活性纳米酶的合理设计与制备问题，提出了一种安全、简单、易于操作的纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备及其过氧化物酶活性的应用方法，该材料具有催化活性高、稳定性强和制备方法简单的优点。

2、一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，具体是按照以下步骤完成：

3、一、双金属有机骨架纳米酶的制备过程：在n,n-二甲基甲酰胺中加入六水合氯化钴和七水合氯化铁后，在超声环境下将溶液滴入2-氨基对苯二甲酸的n,n-二甲基甲酰胺溶液中；混合完成后将混合液转移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，将反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中，反应时间设置为7h～9h，温度设定为110℃～130℃；反应结束后将反应釜从烘箱中取出并冷却至室温；步骤一中所述六水合氯化钴与七水合氯化铁质量比为1g：0.8g～1.2g；步骤一中所述六水合氯化钴质量与n,n-二甲基甲酰胺体积比为1g：30ml～50ml；步骤一中所述2-氨基对苯二甲酸质量与n,n-二甲基甲酰胺体积比为1g：30ml～50ml；

4、二、双金属有机骨架纳米酶的纯化过程：将冷却后反应釜中的混合物置于离心机中，设置转速为6500rpm～7500rpm，时间为8min～12min，交替用n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇离心，之后将所得的固体在50℃～70℃真空干燥过夜，得到双金属有机骨架纳米酶；

5、三、纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备过程：将双金属有机骨架纳米酶与氯金酸混合于超纯水中，在黑暗环境下搅拌1.5h～2.5h，混合物置于离心机中，设置转速为9500rpm～10500rpm，时间为8min～12min；所得固体分散在超纯水中，加入硼氢化钠冷溶液后于相同条件下离心处理，得到纳米金复合双金属有机骨架纳米酶；步骤三中所述双金属有机骨架纳米酶与氯金酸质量比为1g：0.2g～0.3g；步骤三中所述双金属有机骨架纳米酶质量与超纯水体积比为1g：950ml～1050ml；步骤三中所得固体质量与硼氢化钠摩尔比为1g：400μmol～500μmol；步骤三中所得固体质量与超纯水体积比为1g：2500ml～3500ml。

6、一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的过氧化物酶活性的应用过程，具体按以下步骤完成：

7、一、异烟肼标准溶液浓度的检测：将不同浓度的异烟肼标准溶液200μl和3mmol/l～7mmol/l的3`3`5`5`-四甲基联苯胺溶液100μl、3mmol/l～7mmol/l的过氧化氢溶液200μl和0.5mg/ml～1.5mg/ml的纳米金复合双金属有机骨架纳米酶水溶液125μl，用醋酸-醋酸钠缓冲溶液(ph＝4.0,0.2mol/l)稀释至2ml，室温下静置12min～20min；记录不同浓度异烟肼标准溶液体系对应652nm处的吸光度值；步骤一混合溶液中异烟肼的浓度为0.25μmol/l～120μmol/l；

8、二、人尿液样品中异烟肼浓度的检测：取人尿液置于50℃～70℃的真空干燥箱中30min～50min；以10000rpm～12000rpm的转速离心20min～40min；离心后取上清液用微孔滤膜过滤；按上述步骤一测异烟肼标准溶液浓度的方法对样品进行测试。

9、本发明优点：1、本发明通过金属掺杂方法在材料亚纳米通道中构建双金属吸附催化中心，二者间的约束效应和催化微环境可以有效地提高催化活性；2、本发明原位生长制备了纳米金复合双金属有机骨架纳米酶，该材料既成功避免了纳米金的团聚，又通过协同效应增强了复合材料催化活性；3、本发明制备得到的具有类酶催化活性的纳米金复合双金属有机骨架纳米酶和底物间亲和力优异，以过氧化氢为底物时的km＝0.0664mmol/l，低于辣根过氧化物酶对过氧化氢的km＝3.68mmol/l，以3`3`5`5`-四甲基联苯胺为底物时的km＝0.0879mmol/l，低于辣根过氧化物酶对3`3`5`5`-四甲基联苯胺的km＝0.432mmol/l；4、所合成的纳米酶具有优异催化活性，不易失活，制备方法简单、安全且易于操作，在水中分散性好，并且易分离纯化，具有在生物分析领域应用的潜在优势。

技术特征：

1.一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于是按照以下步骤制备的：

2.根据权利要求1所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于步骤一中所述反应时间设置为7h～9h，温度设定为110℃～130℃。

3.根据权利要求1所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于步骤二中所述离心机设置转速为6500rpm～7500rpm，时间为8min～12min。

4.根据权利要求1所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于步骤二中所述将所得的固体在50℃～70℃真空干燥过夜。

5.根据权利要求1所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于步骤三中所述在黑暗环境下搅拌1.5h～2.5h后，混合物置于离心机中，设置转速为9500rpm～10500rpm，时间为8min～12min。

6.利用权利要求1所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的过氧化物酶活性的应用过程，其特征在于它按以下步骤完成的：

7.根据权利要求6所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的过氧化物酶活性的应用过程，其特征在于步骤一中所述3`3`5`5`-四甲基联苯胺溶液为一种显色底物，当被氧化后会由无色变为蓝色且在652nm处的吸光度增加。

8.根据权利要求6所述的一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的过氧化物酶活性的应用过程，其特征在于步骤一中所述异烟肼是一种酶抑制剂，可以抑制酶促反应的进行，使反应体系在652nm处的吸光度下降。

技术总结
一种制备纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的方法及其过氧化物酶活性的应用，它涉及一种纳米金复合双金属有机骨架纳米酶的制备方法以及利用其过氧化物酶活性在生物分析中的应用。本发明的目的是要解决高催化活性纳米酶的合理设计与制备问题。制备方法：以2‑氨基对苯二甲酸为配体，通过溶剂热法合成双金属有机骨架纳米酶后，在材料表面原位生长纳米金生成复合材料纳米酶。应用方法：将制备的纳米金复合双金属有机骨架纳米酶加入到过氧化氢，3`3`5`5`‑四甲基联苯胺和缓冲液体系中，进行吸光度检测。本发明制备的具有类过氧化物酶活性的纳米金复合双金属有机骨架纳米酶对底物亲和力高、水溶性高、稳定性高、环境友好且制备方法简单、易于操作，以其过氧化物酶活性为基础建立的检测体系灵敏度高、选择性好。

技术研发人员：陈立钢,于杰,牛娜
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13