一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶及其制备方法及应用

本发明涉及纳米酶领域，具体而言，涉及一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶及其制备方法及应用。

背景技术：

1、酚类化合物在化工、制药以及造纸等行业中广泛使用，这些相关工业排放的废水中均含有较高的酚类物质。酚类化合物具有较强的生物毒性，含酚类废水的不当排放会严重污染水体进而危害人类健康，例如氯酚类化合物，具有类似激素的效应，导致生物体内性激素水平和性激素合成相关基因表达，影响生殖细胞数量，已被世界各国纳入优先监测的污染物名单。因此，相关工业废水中酚类化合物的降解处理是一个值得重视的问题。

2、天然漆酶是含有四个铜离子的多酚氧化酶，可以用于酚类化合物的催化氧化。因此，漆酶被广泛用于解决酚类化合物的水体污染问题。然而，漆酶本质上是蛋白质，具有稳定性差、生产成本高和不能重复使用等问题。现阶段，解决上述问题的策略主要有两种，一种是利用聚合物、磁珠等对漆酶进行固定化，另一种是合成具有漆酶活性的纳米酶。纳米酶是具有类酶活性的纳米材料，目前已经报道的具有漆酶活性的纳米酶有二氧化铈(chem.eng.sci.2015,262,747–755)、氧化亚铜(acs sustainable chem.eng.2022,10,4,1398–1407)、铜和核苷酸配位纳米粒子(acs appl.mater.interfaces 2017,9,1352–1360)、铜和氨基酸配位形成纳米粒子(专利cn202211264345.9)以及铜和肽配位形成的纳米粒子(applied catalysis b:environmental,2019,254,452；专利cn202011262686.3)等。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，以解决天然漆酶用于酚类水体污染物稳定性差和成本高的问题，以解决目前市场对具有类漆酶活性的纳米酶的需求。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：溶液制备：

4、s1a：将氯化铜溶解于去离子水得到氯化铜溶液，所述氯化铜溶液的浓度为0.1～7mg/ml；

5、s1b：将青霉胺溶解于去离子水中得到青霉胺溶液，所述青霉胺溶液的浓度为0.1～5mg/ml；

6、s1c：将二甲基咪唑溶解于去离子水得到二甲基咪唑溶液，所述二甲基咪唑的浓度为0.1～5mg/ml；

7、s2：将所述步骤s1制备得到的所述氯化铜溶液、青霉胺溶液和所述二甲基咪唑溶液与去离子水以(15-2)：(8-1)：1：(18-2)的体积比，混合，在20～50℃的温度下搅拌后，即得到所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶。

8、作为优选的方案，所述步骤s1a中，所述氯化铜溶液的浓度为5～7mg/ml。

9、作为优选的方案，所述步骤s1b中，所述青霉胺溶液的浓度为3～4mg/ml。

10、作为优选的方案，所述步骤s1c中，所述二甲基咪唑的浓度为1～3mg/ml。

11、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述氯化铜溶液、青霉胺溶液和所述二甲基咪唑溶液与去离子水的体积比为10：5：1：18。

12、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述搅拌的温度为30～40℃，时间为0.25～1.5h。

13、本发明要解决的第二个技术问题是，提供一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶，以解决常规酶解决苯酚等酚类化合物的水体污染问题成本高的问题，提供一种制备成本低的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶。

14、为了解决上述问题，本发明提供了一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶，所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶由上述制备方法制备而得。

15、本发明中制备得到的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶是具有类酶活性的特殊纳米材料，其特殊的结构赋予了其类天然漆酶的活性，能够催化漆酶底物的反应。

16、本发明要解决的第三个技术问题是，提供一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的应用，以解决常规酶难以降解苯酚以及降解成本高的问题。

17、为了解决上述问题，本发明提供了所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的应用，所述应用包括催化苯酚的降解。

18、作为优选的方案，所述应用包括催化2,4-二氯苯酚的降解，包括以下步骤：以4-氨基安替比林为显色剂，以2,4-二氯苯酚为酚类化合物代表底物，测试所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶对2,4-二氯苯酚(2,4-dp)的降解性能，包括：

19、a1：将4-氨基安替比林溶解于去离子水中得到4-氨基安替比林溶液，将2，4-二氯苯酚溶解于去离子水中得到2，4-二氯苯酚溶液；

20、a2：将4-氨基安替比林溶液、2，4-二氯苯酚溶液、具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶以及ph为7.4的tris-hcl缓冲液以及去离子水混合得到总反应体系，搅拌后，观察溶液的颜色变化以测定铜-青霉胺/咪唑纳米酶对二氯苯酚的降解能力；

21、所述的总反应体系的体积为0.8～1.2ml，所述的铜-青霉胺咪唑纳米酶加入量为30～100μl，所述的2，4-二氯苯酚浓度为0.05～0.15mg/ml，所述的4-氨基安替比林的浓度为0.05～0.15mg/ml；

22、所述总反应体系的反应温度为20～50℃，所述搅拌的时间为0.25～1.5h。

23、作为优选的方案，所述的总反应体系的体积为1.0ml，所述的铜-青霉胺咪唑纳米酶加入量为60μl，所述的2，4-二氯苯酚浓度为0.1mg/ml，所述的4-氨基安替比林的浓度为0.1mg/ml；

24、所述总反应体系的反应温度为30～40℃，所述搅拌的时间为1h。

25、通过配置铜-青霉胺/咪唑纳米酶并对2，4-二氯苯酚进行降解，效果显著好于漆酶。该发明具有制备简单，操作简便，成本便宜等优点。

26、综合地来说，本发明所提供的铜-青霉胺/咪唑纳米酶及其应用在制备操作方面非常便利，可以以更低的成本，更简便快速的方式生产。降解苯酚时更加快速，彻底，在对苯酚的降解能力方面明显高于现有的漆酶。以上优势均表明了铜-青霉胺/咪唑纳米酶在当前的环境修复市场上的高潜在价值。

技术特征：

1.一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤s1a中，所述氯化铜溶液的浓度为5～7mg/ml。

3.根据权利要求1所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤s1b中，所述青霉胺溶液的浓度为3～4mg/ml。

4.根据权利要求1所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤s1c中，所述二甲基咪唑的浓度为1～3mg/ml。

5.根据权利要求1所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述氯化铜溶液、青霉胺溶液和所述二甲基咪唑溶液与去离子水的体积比为10：5：1：18。

6.根据权利要求1所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述搅拌的温度为30～40℃，时间为0.25～1.5h。

7.一种具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶，其特征在于：所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶由权利要求1-6任意一项制备方法制备而得。

8.一种权利要求7所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的应用，其特征在于：所述应用包括催化酚类化合物的降解。

9.根据权利要求8所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的应用，其特征在于：所述应用包括催化2，4-二氯苯酚的降解，包括以下步骤：以4-氨基安替比林为显色剂，测试所述具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶对2,4-二氯苯酚(2,4-dp)的降解性能，包括：

10.根据权利要求9所述的具有类漆酶活性的铜-青霉胺/咪唑纳米酶的应用，其特征在于：所述的总反应体系的体积为1.0ml，所述的铜-青霉胺咪唑纳米酶加入量为60μl，所述的2，4-二氯苯酚浓度为0.1mg/ml，所述的4-氨基安替比林的浓度为0.1mg/ml；

技术总结
本发明提供了一种具有类漆酶活性的铜‑青霉胺/咪唑纳米酶及其制备方法和应用，所述制备方法包括：S1：溶液制备：S1a：将氯化铜溶解于去离子水得到氯化铜溶液；S1b：将青霉胺溶解于去离子水中得到青霉胺溶液；S1c：将二甲基咪唑溶解于去离子水得到二甲基咪唑溶液；S2：将所述氯化铜溶液、青霉胺溶液和所述二甲基咪唑溶液与去离子水以(15‑2)：(8‑1)：1：(18‑2)的体积比，混合，在20～50℃的温度下搅拌后，即得到所述具有类漆酶活性的铜‑青霉胺/咪唑纳米酶。通过本发明制备的具有类漆酶活性的铜‑青霉胺/咪唑纳米酶可以催化降解多种酚类化合物反应，降低酚类化合物的浓度，从而达到降低水体中酚类化合物污染的目的。

技术研发人员：林千壹,李文英
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17