具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球（Cu2O/CuO NMSs）的制备方法，属于仿生纳米酶学技术领域。Cu2O/CuO NMSs的制备则是通过一步溶剂热法完成的，制备的Cu2O/CuO NMSs具有与过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶以及漆酶等4种天然酶相同的酶活性。其中，Cu2O/CuO NMSs的过氧化物酶，超氧化物歧化酶以及漆酶活性通过构建经典的比色系统得到了充分证明，而Cu2O/CuO NMSs的过氧化氢酶活性则通过系统的压力变化程度进行了评估。总而言之，本发明专利技术制备的Cu2O/CuO NMSs是一种具有广阔应用前景的多酶活性纳米材料。材料。材料。

【技术实现步骤摘要】
具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球的制备方法


[0001]本专利技术属于仿生纳米复合材料
，涉及一种Cu2O/CuO纳米微球的制备方法，尤其涉及Cu2O/CuO NMSs四酶活性的纳米复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]天然酶是一种重要的生物催化剂，在信号传导、代谢和消化等生物过程中介入多种反应。由于其具有较高的底物特异性和催化效率，被广泛应用于工业、医疗和生物等领域。然而，由于天然酶的稳定性差、对环境变化敏感以及纯化和储存困难，往往在实际应用中受到了一定的限制。因此，研究人员一直致力于研究具有类酶活性的纳米材料（纳米酶）来替代天然酶。早在2007年研究人员就报道了一种具有类过氧化物酶活性的纳米材料Fe3O
4 NPs。纳米酶作为天然酶的仿制品，具有成本低、制备方便、稳定性好、耐久性好等优点，因此，受到了广泛关注。
[0003]近年来，国内外研究者报道了许多具有模拟酶活性的纳米材料。纳米材料能够单一的表现出过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、漆酶、超氧化物歧化酶以及抗坏血酸氧化酶模拟活性等。不仅如此，有些纳米材料甚至可以同时表现出双重酶活性或者多重酶活性。尽管纳米酶学已经取得了很大的成就，但也仍然存在一些瓶颈，限制了纳米酶的进一步发展和应用。纳米酶的缺陷主要存在以下几点：其一，纳米酶的制备方法没有重大突破。合成路径复杂耗时，合成条件苛刻，难于大规模生产；其二，纳米酶的催化活性仍然远低于相应的天然对应物；其三，纳米酶的类酶活性较单一，生物利用率低且多酶模拟物之间存在相互干扰等问题。因此，着力于研究纳米酶仍具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜（Cu2O/CuO）纳米微球的制备方法，以解决纳米酶合成路径复杂，合成条件苛刻，类酶活性单一，难于大规模生产的问题。
[0005]一、Cu2O/CuO NMSs制备Cu2O/CuO NMSs是通过一步溶剂热法制备的，具体是以三水硝酸铜作为铜源，异烟酸作为配体，共溶于N,N
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二甲基乙酰胺、无水乙醇和水的混合溶液中超声分散均匀，在150℃条件下反应18~24小时，自然冷却至室温，得到黑棕色溶液，离心洗涤收集沉淀物，干燥，制得具有四酶活性的荔枝状Cu2O/CuO纳米微球。
[0006]所述三水硝酸铜与异烟酸的摩尔质量比为1~2︰1。N,N
‑
二甲基乙酰胺、无水乙醇和水的体积比为8~10︰4~6︰1。离心是以8000r/min离心1~3min。沉淀物干燥是在40~60℃下干燥8小时。
[0007]上述Cu2O/CuO NMSs制备过程中，Cu(NO3)2·
3H2O提供了Cu源用于与含羧酸类有机配体异烟酸螯合。由于羧基能够与多价态金属离子以多变的配位方式键合来构筑结构新颖
的纳米材料，从而为模拟多活性纳米酶提供了更多可能。同时，过渡金属元素Cu和异烟酸的使用满足了纳米材料的成本低廉的要求。
[0008]二、Cu2O/CuO NMSs的四酶活性探究类过氧化物酶活性的探究：在酸性条件下构建的Cu2O/CuO NMSs
‑
H2O2‑
TMB反应体系中，Cu2O/CuO NMSs表现出了与天然的过氧化物酶活性相同的催化特性。在过氧化氢（H2O2）的存在下，Cu2O/CuO NMSs有效的催化了H2O2的分解产生羟基自由基（
•
OH），将显色底物3,3',5,5'
‑
四甲基联苯胺（TMB）氧化为蓝色的产物（氧化态的TMB）。通过分析652nm处的吸光度变化即可获知纳米酶的酶活性。
[0009]类过氧化氢酶活性的探究：基于H2O2是一种不稳定的化合物，在过氧化氢酶的作用下能够被分解产生O2和H2O。因而，在密闭的弱碱环境下，构建H2O2和Cu2O/CuO NMSs
‑
H2O2反应体系，测定了两个体系的压力值，作为评价H2O2的分解速率强弱的指标。与H2O2体系相比Cu2O/CuO NMSs
‑
H2O2反应体系中Cu2O/CuO NMSs有效的分解了H2O2，导致产生了大量气体增加了空间内的气压。
[0010]类漆酶活性的探究：多巴胺作为一种显色底物，漆酶能将其催化氧化生成红棕色物质。基于漆酶活性的特性，由于盐酸多巴胺在弱碱条件下会脱掉盐酸多巴胺的盐酸基团而形成多巴胺，因此在弱碱条件下构建盐酸多巴胺（HCl
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DA）和Cu2O/CuO NMSs
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HCl
‑
DA反应体系。作为结果，Cu2O/CuO NMSs催化多巴胺的氧化，会在475 nm处显示出的特征峰。
[0011]类超氧化物歧化酶的探究：超氧化物歧化酶的探究采用了经典的硝基四氮唑蓝光还原法。首先在弱碱性的条件构建一个氯化硝基四氮唑蓝（NBT）
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核黄素
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蛋氨酸
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乙二胺四乙酸（EDTA）反应体系，这一体系经过光照时会使得核黄素产生超氧阴离子自由基（O2‑
）进而将氯化硝基四氮唑蓝还原成λmax为560nm的蓝紫色甲臜产物。一旦有超氧化物歧化酶引入于上述构建的体系之中，形成的蓝紫色甲臜产物的量大幅降低，这是由于超氧化物歧化酶消除了产生的超氧阴离子自由基。构建的Cu2O/CuO NMSs
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NBT
‑
核黄素
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蛋氨酸
‑
EDTA反应体系，在560 nm处显示出了弱的吸收，因此表明了Cu2O/CuO NMSs具有类超氧化物歧化酶特性。
[0012]由于荔枝状Cu2O/CuO纳米微球的多酶活性，纳米酶具有潜在的生物应用。基于Cu2O/CuO纳米微球的抗氧化活性的纳米酶（类过氧化氢酶，类超氧化物歧化酶）可以通过级联反应有效去除活性氧物种，治疗氧化应激引起的各种疾病。另一方面，基于Cu2O/CuO纳米微球的促氧化活性的纳米酶（类过氧化物酶），可通过级联反应和协同效应在体内催化大量活性氧物种的产生，广泛应用于生物传感，抗癌和抗菌治疗。然而，单独的抗氧化或促氧化纳米酶在生物医学应用中也受到限制。例如，在抗肿瘤应用中，由于肿瘤微环境缺氧，促氧化纳米酶的作用受到限制。抗氧化酶和促氧化酶协同作用可提供氧气并促进产生活性氧物种杀死肿瘤细胞。在急性肾损伤的治疗中，抗氧化酶和促氧化酶的协同作用可以有效控制疾病引起的活性氧物种产生的增加。因此，荔枝状Cu2O/CuO纳米微球的类抗氧化和类促氧化纳米酶的协同作用可以大大扩展纳米酶的应用范围。
[0013]综上，本专利技术公开了一种一步溶剂热法制备多酶活性纳米材料的方法，制备的Cu2O/CuO NMSs具有与过氧化物酶，过氧化氢酶，超氧化物歧化酶以及漆酶等4种天然酶相同的酶活性。其中，Cu2O/CuO NMSs的过氧化物酶，超氧化物歧化酶以及漆酶活性通过构建经典的比色系统得到了充分证明，而Cu2O/CuO NMSs的过氧化氢酶活性则通过系统的压力...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球的制备方法，其特征在于：以三水硝酸铜作为铜源，异烟酸作为配体，共溶于N,N
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二甲基乙酰胺、无水乙醇和水的混合溶液中超声分散均匀，在150~180℃条件下反应18~24小时，自然冷却至室温，离心洗涤收集沉淀物并干燥，制得具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球。2.如权利要求1所述具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球的制备方法，其特征在于：三水硝酸铜与异烟酸的摩尔质量比为1~2︰1。3.如权利要求1所述具有四酶活性的荔枝状氧化亚铜/氧化铜纳米微球的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：职丽华，李敏，张明明，涂继兵，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：