一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备与应用制造技术

技术编号:18435267 阅读:45 留言:0更新日期:2018-07-14 00:42
一种g‑C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备与应用,制备是先取三聚氰胺粉末放于磁舟中,置于马弗炉于氮气中加热裂解后自然冷却至室温,得到淡黄色g‑C3N4粉末;将g‑C3N4粉末分散于去离子水中,超声分散,离心,将含有g‑C3N4纳米片的上清液烘干;取已烘干的g‑C3N4纳米片分散于去离子水中,取血红素分散于去离子水中,将两溶液混合,水浴恒温反应,自然冷却至室温后,得到混合溶液;将混合溶液离心,采用无水乙醇和蒸馏水洗涤,所得沉积物烘干,即得g‑C3N4@Hemin复合物;g‑C3N4@Hemin复合物模拟酶比色检测过氧化氢、葡萄糖,本发明专利技术制备的复合物模拟酶具有血红素与类石墨烯的双重催化功能,制备过程简单,易于保存,无需复杂仪器,成本较低,便于检测等优点。

Preparation and application of a g-C3N4@Hemin complex mimetic enzyme

The preparation and application of a G C3N4@Hemin complex analogue enzyme is prepared in the preparation of melamine powder in the magnetic boat, which is cooled to room temperature naturally after heating and cracking in the nitrogen gas of the muffle furnace, and obtains the yellowish g C3N4 powder. The G C3N4 powder is dispersed in deionized water, hyper dispersion and centrifugation, which will contain g C3N4 nanometers. The supernatant was dried, and the dried g C3N4 nanoscale was dispersed in deionized water, the heme was dispersed in the deionized water, the two solution was mixed, the water bath was heated at a constant temperature, and the mixed solution was cooled to the room temperature. The mixed solution was centrifuged and washed with anhydrous ethanol and distilled water, and the sediment was dried. G C3N4@Hemin complex, G C3N4@Hemin complex mimic enzyme colorimetric detection of hydrogen peroxide and glucose, the compound mimic enzyme prepared by this invention has the dual catalytic function of heme and graphene like, the preparation process is simple, easy to save, no complex instrument, low cost, easy to detect and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备与应用
本专利技术属于酶催化与传感检测
,具体涉及一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备与应用。
技术介绍
糖尿病是一种常见的疾病,准确快速的检测葡萄糖的含量对于诊断和治疗糖尿病是非常有必要的,生物体内细胞代谢产生的过氧化氢是临床医学上诊断某些疾病的重要依据之一,目前普遍应用的葡萄糖和过氧化氢检测方法主要包括两大类:酶学比色法和电化学法。电化学法检测比较灵敏,但是需要专门仪器即电极和电化学工作站,不便于检测。天然酶能够与底物特异性结合,而且可以高效催化化学反应,这使得它被成功地用于许多领域。但是天然酶存在较多的缺陷,其来源有限,纯化过程比较困难,且成本比较高,反应条件苛刻且容易受外界环境因素如高温、强酸、强碱等影响而失活等等,这些缺陷限制了它在许多方面的应用。正由于天然酶的这些缺陷,近些年,研究人员开始越来越多的关注和研究模拟酶的制备,使其具有与自然酶相似的功能。2007年,四氧化三铁磁性纳米粒子首次被发现其自身与自然界中的过氧化物酶具有相似的催化活性。在过氧化氢存在下,能够催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(3,3’,5,5’-Tetramethylbenzidine,TMB)、二氨基联苯胺(Diaminobenzidine,DAB)等辣根过氧化物酶(HRP)的底物反应,生成的反应产物与过氧化物酶催化产物相同,从而产生与过氧化物酶类似的催化作用。自此报道之后,越来越多的关注开始转向模拟过氧化物酶以及它们潜在的应用价值。在维持人体生命活动的过程中,过氧化物酶是广泛存在于体内的一类氧化还原酶,它以血红素为辅基,是参与体内生理代谢的一种十分重要的天然酶。血红素是一种铁卟啉衍生物,然而,由于易形成二聚体导致其催化活性大大降低,这就使得直接使用血红素作为模拟酶仍然是一个挑战。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供了一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备与应用,制备的复合物模拟酶具有血红素与类石墨烯的双重催化功能,制备过程简单,易于保存,无需复杂仪器,成本较低,便于检测等优点。为实现上述目的,本专利技术的采取的技术方案为:一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备方法,包括以下步骤:取三聚氰胺粉末放于磁舟中,置于马弗炉于氮气中550℃加热裂解4-6h后自然冷却至室温,得到淡黄色g-C3N4粉末;取g-C3N4粉末分散于去离子水中使其浓度为50mg/mL-100mg/mL,超声分散16h,以11000rpm的转速离心5min以除去残留的未剥离的g-C3N4,将含有g-C3N4纳米片的上清液在60℃下烘干备用;取已烘干的g-C3N4纳米片分散于去离子水中使其浓度为2mg/mL,取血红素分散于去离子水中使其浓度为1mg/mL-5mg/mL,将两溶液按照体积之比1:1混合,于水浴中65℃恒温反应8-10h,自然冷却至室温后,得到混合溶液;将混合溶液在11000rpm下离心,采用无水乙醇和蒸馏水洗涤3-5次,所得沉积物于60℃下烘干,即得g-C3N4@Hemin复合物。所述的g-C3N4@Hemin复合物具有过氧化物酶样催化活性,最适pH值为4.0,最适温度值为40℃。利用所述的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶比色检测过氧化氢,包括以下步骤:配置一系列浓度为5μmol/L-500μmol/L的过氧化氢水溶液,向离心管中加入100μL浓度为2μmol/LTMB溶液,然后加入100μL上述不同浓度的过氧化氢水溶液,再加入100μL浓度为50μg/mL的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶分散液,最后向上述溶液中加入pH4.0浓度为0.2mmol/L的HAc-NaAc缓冲液至溶液总体积为3mL,于40℃水浴条件下恒温反应10min后滴加20μLH2SO4终止反应,H2SO4的体积浓度为20%,通过紫外-可见光谱检测其在652nm处的吸光度,再根据吸光度对过氧化氢浓度作图。利用所述的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶比色检测葡萄糖,包括以下步骤:首先向离心管中加入1mL的pH7.4浓度为0.2mmol/L的磷酸盐缓冲溶液,再分别加入100μL的10μmol/L-500μmol/L不同浓度的葡萄糖溶液,然后加入10μL浓度为5mg/mL的葡萄糖氧化酶,摇匀,在37℃水域条件下反应1h,得混合液;向离心管中加入100μL浓度为2μmol/L的TMB溶液,再加入100μL浓度为0.5mg/mL的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶分散液,最后向上述溶液中加入pH4.0浓度为0.2mmol/L的HAc-NaAc缓冲液至溶液总体积为3mL,于40℃水浴条件下恒温反应10min后滴加20μLH2SO4终止反应,H2SO4的体积浓度为20%,通过紫外-可见光谱检测其在652nm处的吸光度,再根据吸光度对葡萄糖浓度作图。利用所述的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶用于血清中葡萄糖的检测,包括以下步骤:先向离心管中加入1mL的pH7.4浓度为0.2mmol/L的磷酸盐缓冲溶液,再加入100μL稀释过的血清溶液,稀释过的血清溶液为血清用去离子水稀释十倍后的溶液,然后加入10μL浓度为5mg/mL的葡萄糖氧化酶,在37℃水浴条件下反应1h,得混合液;向离心管中加入100μL浓度为2μmol/L的TMB溶液,再加入100μL浓度为0.5mg/mL的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶分散液,最后向上述溶液中加入浓度为0.2mmol/LHAc-NaAc缓冲液至溶液总体积为3mL,于40℃水浴条件下恒温反应10min后滴加20μLH2SO4终止反应,H2SO4的体积浓度为20%,通过紫外-可见光谱检测其在652nm处的吸光度,将得到的吸光度值代入葡萄糖标准曲线中,确定血清中葡萄糖的含量。本专利技术的有益效果是:制备的g-C3N4@Hemin复合物,具有过氧化物酶样催化活性,是一种新的过氧化物模拟酶,且该模拟酶与底物的亲和性好。基于g-C3N4@Hemin的催化活性和葡萄糖氧化产生过氧化氢的原理,建立了过氧化氢和葡萄糖的比色检测方法,对于过氧化氢的检出限为1×10-6mol/L,线性范围为5×10-6mol/L~5×10-4mol/L。将该模拟酶与GOx联合,实现了葡萄糖的比色检测,葡萄糖的检出限为1×10-5mol/L,线性范围为5×10-5mol/L~1×10-3mol/L,且该方法具有较高的准确度和精密度。该g-C3N4@Hemin复合物模拟酶对葡萄糖检测有较好的选择性。本专利技术具有的优点是:与昂贵的天然酶相比,该复合物模拟酶制备方便,经济可行,无需复杂仪器,且与底物具有较强的亲和性。对过氧化氢和葡萄糖的检测限较低,且线性范围较宽,所建立的方法可实现人血清中葡萄糖的准确快速测定。附图说明图1为g-C3N4@Hemin复合物模拟酶制备流程图。图2为实施例1g-C3N4@Hemin复合物模拟酶对过氧化氢氧化TMB的催化活性图。图3为实施例1g-C3N4@Hemin复合物模拟酶对温度的选择图。图4为实施例1g-C3N4@Hemin复合物模拟酶对pH的选择图。图5为实施例2g-C3N4@Hemin模拟酶检测过氧化氢时得到的过氧化氢浓度-652nm处吸收值响应本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种g‑C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:取三聚氰胺粉末放于磁舟中,置于马弗炉于氮气中550℃加热裂解4‑6h后自然冷却至室温,得到淡黄色g‑C3N4粉末;取g‑C3N4粉末分散于去离子水中使其浓度为50mg/mL‑100mg/mL,超声分散16h,以11000rpm的转速离心5min以除去残留的未剥离的g‑C3N4,将含有g‑C3N4纳米片的上清液在60℃下烘干备用;取已烘干的g‑C3N4纳米片分散于去离子水中使其浓度为2mg/mL,取血红素分散于去离子水中使其浓度为1mg/mL‑5mg/mL,将两溶液按照体积之比1:1混合,于水浴中65℃恒温反应8‑10h,自然冷却至室温后,得到混合溶液;将混合溶液在11000rpm下离心,采用无水乙醇和蒸馏水洗涤3‑5次,所得沉积物于60℃下烘干,即得g‑C3N4@Hemin复合物。

【技术特征摘要】
1.一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:取三聚氰胺粉末放于磁舟中,置于马弗炉于氮气中550℃加热裂解4-6h后自然冷却至室温,得到淡黄色g-C3N4粉末;取g-C3N4粉末分散于去离子水中使其浓度为50mg/mL-100mg/mL,超声分散16h,以11000rpm的转速离心5min以除去残留的未剥离的g-C3N4,将含有g-C3N4纳米片的上清液在60℃下烘干备用;取已烘干的g-C3N4纳米片分散于去离子水中使其浓度为2mg/mL,取血红素分散于去离子水中使其浓度为1mg/mL-5mg/mL,将两溶液按照体积之比1:1混合,于水浴中65℃恒温反应8-10h,自然冷却至室温后,得到混合溶液;将混合溶液在11000rpm下离心,采用无水乙醇和蒸馏水洗涤3-5次,所得沉积物于60℃下烘干,即得g-C3N4@Hemin复合物。2.根据权利要求1所述的一种g-C3N4@Hemin复合物模拟酶的制备方法,其特征在于:所述的g-C3N4@Hemin复合物具有过氧化物酶样催化活性,最适pH值为4.0,最适温度值为40℃。3.利用权利要求1所述的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶比色检测过氧化氢,其特征在于,包括以下步骤:配置一系列浓度为5μmol/L-500μmol/L的过氧化氢水溶液,向离心管中加入100μL浓度为2μmol/LTMB溶液,然后加入上述不同浓度的过氧化氢水溶液,再加入100μL浓度为50μg/mL的g-C3N4@Hemin复合物模拟酶分散液,最后向上述溶液中加入pH4.0浓度为0.2mmol/L的HAc-NaAc缓冲液至溶液总体积为3mL,于40℃水浴条件下恒温反应10min后滴加20μLH2SO4终止反应,H2SO4的体积浓度为20%,通过紫外-可见光谱检测其在652nm处的吸光度,再根据吸光度对过氧化氢浓度作图...

【专利技术属性】
技术研发人员:傅强王燕刘瑞林余佩王璐陈国宁舒花常春
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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