利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶及其应用制造技术

本发明专利技术涉及纳米材料的合成领域，更具体地涉及利用丝素蛋白溶液绿色温和地制备金铂双金属纳米酶及其在催化、医药、传感等各方面的应用，具体包括以下步骤：（1）在再生丝素蛋白水溶液中原位结晶生成金铂双金属纳米酶。（2）通过表征发现制备产生的双金属纳米酶表面同时形成了丝素蛋白构成的蛋白冠，赋予该复合纳米材料优良的生物相容性及一定的载药能力。（3）通过实验发现该复合纳米酶可以在体内及体外模拟氧化酶、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶的活性。同时具有一定的光热响应，可用于生物组织中的光声成像。在生物医学领域、催化传感领域及社会经济的其他领域有着很大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶及其应用
本专利技术涉及纳米材料的合成领域，更具体地涉及利用丝素蛋白溶液绿色温和地制备金铂双金属纳米酶及其在催化、医药、传感等各方面的应用。
技术介绍
谈到酶，人们最先想到的可能是蛋白质，核酸等具有催化作用的生物活性物质。1926年,生化学家JamesB.Sumner博士发现了第一个酶（尿素酶），并证实其为蛋白质分子。自此之后，蛋白质一直被认定为是所有酶的物质构成，直至1982年核酸酶类被发现。然而，这些由生物活性物质组成天然酶类在生物体内的含量很低，很难大量获得，因此价格昂贵。而且天然酶类的稳定性很差，pH值或温度的变化都会使蛋白酶失去活性。为了突破这些限制，稳定而可低成本合成的人工模拟酶的研究与开发日益受到人们的关注。纳米酶就是其中重要的一类。纳米酶的问世，改变了以往人们认为无机纳米材料是一种生物惰性物质的传统观念，揭示了纳米材料内在的生物效应及新特性，丰富了模拟酶的研究，使其从有机复合物拓展到无机纳米材料，拓展了纳米材料的应用范围。鉴于纳米酶既有天然酶的高催化活性，又有模拟酶稳定而经济的特点，因此自2007年类HRP酶活性纳米酶报道以来，纳米酶的研究迅速崛起，研究的涉及面也逐渐广泛，已经包括材料科学、物理、化学、生物、医学和环境等不同领域。生物矿化作用区别于一般矿化作用的显著特征是通过有机大分子和无机离子在界面处的相互作用。从分子水平上控制无机矿物相的结晶、生长，从而使生物矿物具有特殊的分级结构和组装方式。近年来研究表明，生物体对生物矿化过程的控制是一个复杂的多层次过程，其中，生物大分子产生排布以及它们与无机矿物相的持久作用是生物矿化过程的两个主要方面。一般认为生物体内的矿化过程分为四个阶段。(1)有机质的预组织：生物体内不溶有机质在矿物沉积前构造一个有组织的微反应环境，该环境决定了无机物成核的位置和形成矿物的功能。该阶段是生物矿化进行的前提。(2)界面分子识别：在已形成的有机大分子组装体的控制下，无机物在溶液中通过静电力作用、螯合作用、氢键、范德华力等作用在有机-无机界面处成核。分子识别是一种具有专一性功能的过程，它控制着晶体的成核、生长和聚集。(3)生长调制：无机矿物相生长过程中，晶体的形态、大小、取向和结构受生物体有机质的调控，并初步组装得到亚单元。该阶段通过化学矢量调节赋予了生物矿化物质具有独特的结构和形态。(4)外延生长：在细胞参与下，亚单元组装形成多级结构的生物成因矿物。该阶段是造成天然生物矿化材料与人工材料差别的主要原因。而且是复杂超精细结构在细胞活动中的最后修饰阶段。生物矿化是一个复杂的动态的过程，受到生物有机质、晶体自身生长机制，以及外界环境等各方面的综合调控作用。仿生矿化模型的建立以及相关机理的深入研究．为在有机组分内合成无机材料，进而利用生物成因矿物的力学性质研究，制备具有高断裂韧性和高强度的仿生材料提供了理论基础。
技术实现思路
以再生丝素蛋白溶液、氯金酸和氯铂酸为原料合成了一种多功能双金属纳米酶，该材料不但具有类过氧化物酶、类氧化酶、类葡萄糖氧化酶的多酶活性以及消耗谷胱甘肽、上载药物、光声成像的作用，而且制备的过程非常的简便，反应条件特别的温和。本专利技术的技术方案具体如下：1、利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶，其特征在于，包含以下步骤：（1）从蚕茧中分离纯化丝素蛋白，制备成稳定的再生丝素蛋白溶液；（2）在快速磁力搅拌下向步骤（1）得到的再生丝素蛋白溶液中加入氯金酸HAuCl4及氯铂酸H2PtCl6溶液，随后立即用硝酸溶液将体系的PH值调到3，在匀速搅拌下缓慢结晶12小时，反应结束后可得到紫色的纳米粒子水溶液；将纳米粒子溶液置于透析袋中透析12小时来去除掉未反应的离子，剩余滞留在透析袋中的即为制备产生的复合双金属纳米酶。进一步，所述步骤（1）中再生丝素蛋白溶液的提取，是将家蚕蚕茧按40克每升的比例置于沸腾的0.5%碳酸钠溶液中煮30分钟去除丝胶；随后将剩余的丝素蛋白溶解于90摄氏度且含有氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：2：8的溶液中，保持90摄氏度水浴两小时使其充分溶解；溶解后的丝素蛋白溶液再经过抽滤和透析，纯化为澄清的再生丝素蛋白溶液。所述步骤（2）中的再生丝素蛋白溶液浓度为4mg·mL-1，氯金酸和氯铂酸的浓度为6mM，再生丝素蛋白溶液与氯金酸和氯铂酸的体积比为2:1:1，；调节PH值所用的硝酸浓度为1.5wt%，透析袋的截留分子量为3500kDa。所述的金铂双金属纳米酶，具有催化氧气产生超氧阴离子的氧化酶活性，具有催化过氧化氢生成羟基自由基的过氧化物酶活性，具有氧化葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢的葡萄糖氧化酶活性，具有消耗消耗谷胱甘肽的酶活性，且在近红外光热成像仪及光声成像系统下进行光声成像造影；以及利用双金属纳米酶表面丝素蛋白冠的载药能力搭载近红外染料Cy7.5来增强纳米酶的成像造影。2、本专利技术主要优点有：利用受生物矿化作用启发的结晶方法，在再生丝素蛋白溶液中绿色、温和地制备了分散性良好、形貌均一的金铂双金属纳米酶。该人造纳米酶具有较强的催化活性，不需要外加光、电、热等条件的刺激就可以自发地催化氧气、葡萄糖以及肿瘤区域内过表达的过氧化氢生成活性氧。既可以用于增强肿瘤区域内氧化应激从而起到肿瘤治疗的作用，又可以用于催化、传感以及检测领域。纳米酶表面的丝素蛋白冠可以起到药物载体的作用，高效上载各种药物或荧光分子。此外该纳米酶具有无机非金属材料常见的电感耦合光热转化能力，可以用作光热佐剂以及光声成像造影剂。在催化、医药、传感等多个领域具有广阔的应用前景。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图：图1为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶的合成示意图。图2为本专利技术实施例1中再生丝素蛋白溶液以及纳米酶溶液照片。图3为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶的透射电镜图。图4为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶的热场发射扫描电镜图。图5为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶的动态光散射水合粒径分布图。图6为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶的EDS能谱图。图7为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶酶活性的ESR能谱图。图8为本专利技术实施例1中金铂双金属纳米酶在荷瘤小鼠体内的光声成像图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶及其应用金铂双金属纳米酶的合成流程图如图1所示，包含如下的制备步骤：（1）丝素蛋白的提取：取蚕茧用剪刀将蚕茧沿对称轴剖开，取出蚕蛹，随后将蚕茧剪为八分之一的小片。取80克蚕茧片加入2升的0.5%碳酸钠溶液中，在沸腾状态下煮30分钟。随后倒掉碳酸钠溶液，并用二次水反复冲洗丝素蛋白。冲洗干净的丝素蛋白放置于35摄氏度的鼓风干燥箱中干燥12小时。（2）丝素蛋白的再溶解：按摩尔比为1：2：8的比例配置氯化钙、乙醇和水溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶，其特征在于，包含以下步骤：/n（1）从蚕茧中分离纯化丝素蛋白，制备成稳定的再生丝素蛋白溶液；/n（2）在快速磁力搅拌下向步骤（1）得到的再生丝素蛋白溶液中加入氯金酸HAuCl

【技术特征摘要】
1.利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶，其特征在于，包含以下步骤：
（1）从蚕茧中分离纯化丝素蛋白，制备成稳定的再生丝素蛋白溶液；
（2）在快速磁力搅拌下向步骤（1）得到的再生丝素蛋白溶液中加入氯金酸HAuCl4及氯铂酸H2PtCl6溶液，随后立即用硝酸溶液将体系的PH值调到3，在匀速搅拌下缓慢结晶12小时，反应结束后可得到紫色的纳米粒子水溶液；将纳米粒子溶液置于透析袋中透析12小时来去除掉未反应的离子，剩余滞留在透析袋中的即为制备产生的复合双金属纳米酶。


2.根据权利要求1所述的利用丝素蛋白溶液制备金铂双金属纳米酶，其特征在于，所述步骤（1）中再生丝素蛋白溶液的提取，是将家蚕蚕茧按40克每升的比例置于沸腾的0.5%碳酸钠溶液中煮30分钟去除丝胶；随后将剩余的丝素蛋白溶解于90摄氏度且含有氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：2：8的溶液中，保持90摄氏度水浴两小时使其充分溶解；溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛鹏，杨瑞昊，康跃军，张蕾，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50