一种石墨炔/血红素复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，具体涉及一种石墨炔/血红素复合材料及其制备方法和应用，所述石墨炔/血红素复合材料的制备方法，包括以下步骤：将石墨炔和血红素分散于溶剂I中，避光搅拌，离心去除上清液得到所述石墨炔/血红素复合材料。本发明专利技术首次将石墨炔应用于细胞释放NO的实时检测；通过GDY和HEM自组装制备GDY/HEM复合材料，改善了HEM容易团聚失去NO催化活性的缺点；以GDY/HEM复合材料为电极材料构建了NO传感平台，具有优异的NO传感性能，实现了细胞释放NO的实时快速检测，在生物传感和医学等领域有潜在的应用价值。医学等领域有潜在的应用价值。医学等领域有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨炔/血红素复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种石墨炔/血红素复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]一氧化氮(NO)作为细胞内的一种信使分子，参与多种生理和病理过程。正常水平的NO具有调节生物功能的作用，如血管舒张和伤口愈合。而细胞内 NO异常浓度与呼吸道炎症、心血管疾病等疾病密切相关。然而，活细胞释放的 NO具有痕量、扩散快、半衰期短和易转化为的其他物质的特点。因此，实现细胞释放NO的实时快速检测具有重要的意义，但仍具有挑战性。
[0003]多种检测技术已被用于NO检测，如化学发光法、荧光光度计法和x射线光电子能谱法等。但这些检测技术总是受到耗时和复杂程序的困扰。
[0004]电化学法具有相对简单、操作方便和灵敏度高的优点，可以实时检测细胞释放的NO。对于电化学传感器来说，其性能很大程度上取决于传感材料。
[0005]血红素(HEM)是一种铁的络合物，具有很好的NO催化活性，但其在水中容易团聚，生成无催化活性的二聚体(Jiang S,Cheng R,Wang X,et al. Real
‑
time electrical detection of nitric oxide in biological systems withsub
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nanomolar sensitivity.Nature Communications,2013,4.；Hao Lin Zou,Li B L, Luo H Q,et al.A novel electrochemical biosensor based on hemin functionalizedgraphene oxide sheets for simultaneous determination ofascorbic acid,dopamine anduric acid.Sensors andActuators B:Chemical,2015.)。
[0006]石墨炔(GDY)是一种新兴的碳材料，由sp和sp2杂化碳原子组成。与石墨烯等其他碳材料相比，GDY具有丰富的炔基碳原子、高度π共轭结构和小电容等独特的物化性能。GDY良好的电子结构和功能化能力，为开发高活性催化剂提供了理想的平台(CN201610342904、CN201811535431、CN201910940621)。通过合理的设计将GDY和活性原子/分子物种结合起来，开发出先进的传感材料，实现细胞释放NO的实时快速检测是可行的。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种石墨炔/血红素复合材料及其制备方法和应用，能够改善HEM容易团聚失去NO催化活性的缺点，用于构建NO传感平台，能够实现细胞释放NO的实时快速检测。
[0008]按照本专利技术的技术方案，所述石墨炔/血红素复合材料的制备方法，包括以下步骤：将石墨炔和血红素分散于溶剂I中，避光搅拌，离心去除上清液得到所述石墨炔/血红素复合材料。
[0009]进一步的，所述石墨炔和血红素的质量比为1：0.5
‑
2。
[0010]优选的，所述石墨炔和血红素的质量比为1：1。
[0011]进一步的，所述溶剂I为异丙醇或乙醇。
[0012]具体的，所述石墨炔/血红素复合材料的制备方法，可以包括以下步骤：将 GDY和HEM以质量比为1：0.5
‑
2的比例称量好，分散于1
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3mL的异丙醇中，然后进行超声处理；将超声后的溶液在室温避光的条件下，以200
‑
500rpm的转速，搅拌36
‑
60小时；将搅拌后的溶液以10000
‑
14000rpm的转速离心8
‑
12min 后，去除上清液，所得沉淀物即为GDY/HEM复合材料。
[0013]本专利技术的第二方面提供了上述任一制备方法制得的石墨炔/血红素复合材料。
[0014]本专利技术的第三方面提供了上述石墨炔/血红素复合材料用于构建NO传感平台的应用。
[0015]进一步的，所述NO传感平台用于细胞释放NO的实时检测。
[0016]进一步的，包括以下步骤：将石墨炔/血红素复合材料分散于溶剂II中，将入粘结剂，将混合溶液滴在电极表面，晾干。
[0017]进一步的，所述溶剂II为乙醇和水的体积比为1:0.5
‑
3的混合溶剂。优选的，乙醇和水的体积比为1:1。
[0018]进一步的，所述粘结剂为Nafion或壳聚糖。
[0019]具体的，上述石墨炔/血红素复合材料用于构建NO传感平台的应用，可以包括以下步骤：将GDY/HEM分散在乙醇和水的体积比为1:0.5
‑
3的混合溶液中，并加入上述混合溶液总体积的5％的粘结剂Nafion，制备成0.5
‑
2mg mL
‑1的GDY/HEM墨水，将GDY/HEM墨水滴在抛光干净的玻碳电极表面，晾干。
[0020]本专利技术的第四方面提供了一种生物传感器，包括上述任一NO传感平台。
[0021]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0022]1、首次将石墨炔应用于细胞释放NO的实时检测；
[0023]2、通过GDY和HEM自组装制备GDY/HEM复合材料，改善了HEM容易团聚失去NO催化活性的缺点：GDY与HEM之间不仅具有π
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π相互作用，而且 GDY上的炔基碳原子与HEM上的氮、铁原子之间的强相互作用，使HEM以单体形式分散在GDY上，从而增加了原子级别的铁催化活性位点，避免了HEM 团聚形成无催化活性的二聚体；
[0024]3、以GDY/HEM复合材料为电极材料构建了NO传感平台，具有优异的 NO传感性能，实现了细胞释放NO的实时快速检测，在生物传感和医学等领域有潜在的应用价值。
附图说明
[0025]图1是GDY/HEM复合材料的元素Mapping图；
[0026]图2是GDY和GDY/HEM复合材料的扫描电镜图；
[0027]图3是HEM和GDY/HEM复合材料的N元素X射线光电子能谱；
[0028]图4是不同HEM/GDY质量比对NO检测性能的影响；
[0029]图5是GDY/HEM电极对NO的计时电流图；
[0030]图6是GDY/HEM电极对NO的安培响应时间；
[0031]图7是GDY/HEM电极对NO的检测标准曲线图；
[0032]图8是GDY/HEM电极对NO的选择性图；
[0033]图9是GDY/HEM电极在不同药物刺激下细胞的电流响应；
[0034]图10是GDY/HEM电极对不同细胞密度MCF
‑
7释放NO的电流响应。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨炔/血红素复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将石墨炔和血红素分散于溶剂I中，避光搅拌，离心去除上清液得到所述石墨炔/血红素复合材料。2.如权利要求1所述的石墨炔/血红素复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨炔和血红素的质量比为1：0.5
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2。3.如权利要求1所述的石墨炔/血红素复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂I为异丙醇或乙醇。4.如权利要求1
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3任一所述制备方法制得的石墨炔/血红素复合材料。5.如权利要求4所述的石墨炔/血红素复合材料用于构建NO传感平台的应用。6.如权利要求5所述的石墨炔/血红素复合材料用于构建NO传感平台的应用，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春显，郝喜娟，宋钊，胡芳馨，杨鸿斌，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：