一种MOF衍生的双金属氧化物纳米酶及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体涉及一种MOF衍生的双金属氧化物纳米酶及其制备方法、应用。

背景技术

与天然酶相比，纳米酶材料具有稳定性好、结构及其成分可调控、催化活性可调谐和易于储存等优点。目前，已经报道的纳米酶材料主要包括：(1)金属基纳米酶材料，如金纳米颗粒(AuNPs)、铂纳米颗粒(PtNPs)、银纳米颗粒(AgNPs)以及它们的合金等；(2)金属氧化物基纳米酶材料，如五氧化二钒(V

然而，利用MOF掺杂Pd的衍生物来制备纳米酶目前还未见有报道，因此，本发明提出一种硝酸钯-Co基双金属MOF衍生材料的制备方法及利用其类氧化酶活性，构建钯钴基类纳米酶的生物分子比色传感平台，拓展纳米酶在生物分子分析方面的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于涉及提供一种MOF衍生的双金属氧化物纳米酶及其制备方法、应用的技术方案。

本发明具体通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供了一种MOF衍生的双金属氧化物纳米酶的制备方法，其包括以下步骤：

1)将苯并咪唑溶解在N,N’-二甲基甲酰胺中，配成溶液A；

2)将六水合硝酸钴溶解在N,N’-二甲基甲酰胺中，配成溶液B；

3)将上述溶液A与溶液B搅拌混合均匀，再向混合液中滴加氨水，搅拌，混合成溶液C；

4)将上述溶液C在室温下搅拌，使用乙醇洗涤、离心收集紫色固体，过夜干燥得紫色固体粉末S；

5)将硝酸钯与上述紫色固体粉末S混合在去离子水中，磁力搅拌，得混悬液D；

6)将上述混悬液D离心收集沉淀，用去离子水洗涤沉淀数次，至洗涤液至中性，将收集的暗紫色固体SS进行冷冻干燥；

7)将上述暗紫色固体SS置于坩埚中，放入马弗炉中加热，冷却至室温得到MOF衍生化的双金属纳米酶，即PdCoO

进一步，所述步骤1)中溶液A中苯并咪唑的浓度为2～3％。

进一步，所述步骤2)中溶液B中硝酸钴的浓度为5～6％。

进一步，所述步骤3)中溶液A与溶液B搅拌混合时间为15～30min，氨水的添加量为溶液A和溶液B总和的2～3％。

进一步，所述步骤4)中溶液C在室温下搅拌3～5小时。

进一步，所述步骤5)中硝酸钯与紫色固体粉末S的质量比为1:3～5。

进一步，所述步骤7)中马弗炉的加热温度为300～400℃，加热时间为2～3小时。

本发明第二方面提供了通过上述任一制备方法得到的MOF衍生的双金属氧化物纳米酶。

在一些实施方案中，本发明制得的PdCoO

在一些实施方案中，本发明制得的PdCoO

本发明第三方面提供了上述得到的MOF衍生的双金属氧化物纳米酶作为氧化酶的应用，具体氧化酶活性与生物体中氧化酶蛋白类似，在氧气存在的条件下，可产生强自由基，从而对底物进行氧化反应，更具体地，其具有类氧化物酶(OXD),过氧化物酶(POD)，过氧化氢酶(CAT)，超氧化物歧化酶(SOD)活性等。

本发明第四方面提供了上述得到的MOF衍生的双金属氧化物纳米酶具有清除自由基的应用，其作为电子供体直接清除·OH。

本发明的有益效果为：

本发明首先利用简单室温搅拌自组装制成双金属MOF材料，随后采用简单的热解法，合成了MOF衍生的双金属氧化物纳米酶。合成方法简单、成本低、条件温和稳定，便于大规模制备。

本发明所述合成的MOF衍生的双金属氧化物纳米酶具有多种自由基清除能力，具有生物安全性好、分散性好、稳定性佳等特点，解决了传统单原子纳米酶制备后需进一步修饰表面活性剂才能用于生物检测的问题。

附图说明

图1为PdCoO

图2为实施例1和对比例1,2制得的纳米酶的氧化酶活性。

图3为应用PdCoO

图4为自由基清除剂维生素C(O

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

步骤1：将2.3g苯并咪唑溶解在100mL N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，配成溶液A；

步骤2：称取2.2g的六水合硝酸钴溶解在40mL的DMF中，配成溶液B；

步骤3：将上述溶液A与溶液B在搅拌条件下均匀混合20min，然后向混合液中滴加3mL的氨水，混合成溶液C；

步骤4：将上述溶液C在室温下搅拌3h后，使用乙醇洗涤三次离心收集紫色固体，70℃过夜干燥得紫色固体粉末S；

步骤5：将硝酸钯与上述紫色固体粉末S按1:3质量比混合在50mL去离子水中；磁力搅拌12h，得混悬液D；

步骤6：将上述混悬液D离心收集沉淀，用去离子水洗涤沉淀数次，至洗涤液至中性，将收集的暗紫色固体SS进行冷冻干燥；

步骤7：将步骤六中暗紫色固体SS置于坩埚中，放入马弗炉中300℃加热2h，冷却至室温即得PdCoO

如图1所示：PdCoO

其中，实施例1制得的PdCoO

对比例1：

步骤1：将2.3g苯并咪唑溶解在200mLN,N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，配成溶液A；

步骤2：称取2.2g的六水合硝酸钴溶解在40mL的DMF中，配成溶液B；

步骤3：将上述溶液A与溶液B在搅拌条件下均匀混合20min，然后向混合液中滴加3mL的氨水，混合成溶液C；

步骤4：将上述溶液C在室温下搅拌3h后，使用乙醇洗涤三次离心收集紫色固体，70℃过夜干燥得紫色固体粉末S；

步骤5：将氯亚钯酸钾与上述紫色固体粉末S按1:3质量比混合在50mL去离子水中；磁力搅拌12h，得混悬液D；

步骤6：将上述混悬液D离心收集沉淀，用去离子水洗涤沉淀数次，至洗涤液至中性，将收集的暗紫色固体SS进行冷冻干燥；

步骤7：将步骤6中暗紫色固体SS置于坩埚中，放入马弗炉中300℃加热2h，冷却至室温即得(K

对比例2：

步骤1：将2.3g苯并咪唑溶解在100mLN,N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，配成溶液A；

步骤2：称取2.2g的六水合硝酸钴溶解在40mL的DMF中，配成溶液B；

步骤3：将上述溶液A与溶液B在搅拌条件下均匀混合20min，然后向混合液中滴加3mL的氨水，混合成溶液C；

步骤4：将上述溶液C在室温下搅拌3h后，使用乙醇洗涤三次离心收集紫色固体，70℃过夜干燥得紫色固体粉末S；

步骤5：将步骤4中暗紫色固体SS置于坩埚中，放入马弗炉中300℃加热2h，冷却至室温即得CoO

将实施例1和对比例1,2制得的纳米酶进行氧化酶活性检测，具体步骤如下：

1、将实施例1、对比例1,2制得的纳米酶配成200μg/mL的混悬液，超声30min。

2、取上述各模拟酶的混悬液250μL加入2mL的乙酸缓冲液中(0.2M,pH3.5)，随后加入125μL过氧化氢(2mM)，混匀，37℃孵育20min，加入底物(3mM)125μL。测量其在652nm处的吸光度(A

步骤2中所述底物为3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)、邻苯二胺(OPD)、2,2'-偶氮二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)中的一种。

从图2可以看出，实施例1中所得纳米酶A652值明显升高，而对比例1，2中A652值较小，这表明PdCoO

应用例1

将实施例1制得的PdCoO

1、混合醋酸-醋酸钠缓冲(pH值3.5，0.2M)，PdCoO

2、在37℃下孵育中20min。

3、用紫外-可见分光光度计测量并记录该混合体系在652nm处的吸光度值。

如图3A所示，PdCoO

应用例2

将实施例1制得的PdCoO

1、先将0.1mL葡萄糖氧化酶溶液(1mg/mL)和0.1mL葡萄糖溶液(0～1000μM)加入0.5mL醋酸-醋酸钠缓冲液(0.2M，pH 7.0)中。

2、在37℃下孵育30min后，加入TMB溶液(终浓度150μM)、PdCoO

3、用紫外-可见分光光度计测量并记录该混合体系在652nm处的吸光度。

葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOx)存在的情况下可以被溶解氧氧化，产生H

应用例3

将实施例1制得的PdCoO

1、混合醋酸-醋酸钠缓冲(pH值3.5，0.2M)，PdCoOx纳米酶(最终的浓度20μg/mL)，TMB(150μM最终浓度)，H

2、在37℃下孵育中20min。

3、用紫外-可见分光光度计测量并记录该混合体系在652nm处的吸光度值。如图4所示，随着各自由基浓度的增加，A

为了深入了解其催化机理，利用AA(O

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。