本文選題：納米酶　切入點：氮摻雜的碳基納米酶　出處：《南京大學》2017年博士論文

【摘要】：天然酶具有催化效率高、專一性強、反應條件溫和等特點,在生物醫(yī)學、臨床、環(huán)境、食品工業(yè)等研究領域有著非常廣泛的應用。然而,大部分天然酶存在不可彌補的內(nèi)在缺陷,如容易變性失活、容易被降解、制備成本高、不易保存等,因而限制了其實際應用。因此,模擬酶的研究應運而生。納米材料由于其優(yōu)異的物理化學性質(zhì),在催化領域備受青睞。一直以來,納米材料被認為是惰性生物催化劑,但最近研究者發(fā)現(xiàn)一些納米材料如碳納米材料、金屬納米材料、金屬氧化物納米材料等展現(xiàn)出酶的催化性能。這些具有類酶催化活性的納米材料,統(tǒng)稱為納米模擬酶,簡稱納米酶。自此,納米材料作為新型模擬酶的研究受到了人們的密切關注。針對當前納米酶領域存在的一些瓶頸,結合新型納米材料優(yōu)異的催化性能,我們嘗試開發(fā)一些催化活性更高的納米酶,以及擴展納米酶在活體檢測中的應用。本論文開展了以下兩個關于納米酶的工作:(1)碳基納米材料作為非金屬催化劑,由于成本較低,資源豐富,穩(wěn)定性好,是催化領域研究的熱點。然而與貴金屬催化劑相比,碳納米材料的催化活性相對較差。因此,發(fā)展高活性的碳基納米酶對未來納米酶的研究有重要的指導作用。通過對碳材料進行異質(zhì)元素的摻雜,我們發(fā)現(xiàn)氮摻雜的碳納米材料能高效模擬過氧化物酶的催化活性。其中這些氮摻雜的碳基納米酶過氧化物酶催化活性的提高,主要來源于其中的季型氮。且氮摻雜的碳基納米酶的催化性質(zhì)與其他納米酶和天然辣根過氧化物酶(HRP)非常類似,反應的最佳pH值為4,最佳溫度為40℃,催化反應符合米氏方程。但是,催化過程中并沒有自由基的產(chǎn)生。這些氮摻雜的碳基納米酶不具有多酶的催化性質(zhì),能特異性模擬過氧化物酶的活性。(2)為拓展納米酶在生物檢測中的應用,尤其是在活體中的應用�；诮鸺{米顆粒(AuNPs)模擬過氧化物酶的活性和拉曼增強作用的雙重功能,構建了一個納米酶的表面增強拉曼(SERS)探針。為了提高AuNPs的穩(wěn)定性,合成了金屬有機骨架(MOFs)保護的AuNPs(AuNPs@MOFs)。通過在AuNPs@MOFs表面自組裝葡萄糖氧化酶(GOx)或乳酸氧化酶(LOx)構成集成納米酶,可以實現(xiàn)對葡萄糖和乳酸的靈敏和特異性檢測。而且,集成納米酶能進一步實現(xiàn)老鼠腦部缺血中風模型和腫瘤模型中葡萄糖和乳酸的檢測,同時對缺血治療的潛在藥物蝦青素(ATX)的藥效進行了評估。與傳統(tǒng)的有機發(fā)光探針相比,稀土發(fā)光探針具有發(fā)光效率高、Stokes位移大、發(fā)光壽命長、不易光漂白、化學穩(wěn)定性好和生物毒性低等優(yōu)點,有望成為新型的發(fā)光探針�；谙⊥僚浜衔飿嫿ǖ陌l(fā)光探針,在生物分析中取得了很大的進展,包括pH、離子以及生物小分子等的檢測。然而,在多糖檢測方面的應用還鮮有報道。粘多糖-肝素,作為臨床中廣泛使用的抗凝藥物,需要嚴格把握用量、監(jiān)控質(zhì)量。因而,建立有效而可靠的方法對肝素的用量和質(zhì)量進行監(jiān)測迫在眉睫。結合當前肝素檢測的重要性和必要性,以及本實驗室已發(fā)展的檢測方法,我們構建了一個新型的稀土配合物探針,實現(xiàn)了肝素高靈敏、高選擇性的檢測和肝素中主要污染物多硫酸軟骨素(OSCS)的監(jiān)測。首先ssDNA、AG73多肽和Tb3+構成磷光被抑制的檢測體系,當AG73多肽與肝素特異性結合,釋放ssDNA敏化Tb3+的磷光,磷光增強。通過磷光強度的增加,可實現(xiàn)對肝素的檢測,且該方法適用于普通肝素和低分子量肝素的檢測。由于AG73多肽對肝素的特異性識別,該磷光探針對肝素的檢測具有高選擇性,能用于老鼠血液中低分子量肝素的檢測。另外,基于OSCS對肝素酶的抑制作用,在肝素酶的處理下,能進一步監(jiān)控肝素中OSCS的含量,最低能檢測到0.002wt%。該檢測方法操作簡單,選擇性好,為多糖檢測提供了新思路,同時擴展了稀土發(fā)光探針的應用。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O657.3

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