一种抗氧化的催化材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种抗氧化的催化材料及其制备方法和用途，属于生物催化材料领域。该催化材料是以层状双金属氢氧化物和贵金属盐或其水合物为原料制备得到的，所述层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物的质量比为(2

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化的催化材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于生物催化材料领域，具体涉及一种抗氧化的催化材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，干细胞移植及组织再生领域正在蓬勃发展中，为当前严重创伤和难治性创伤(如心脏组织修复、神经创伤、骨缺损、软骨损伤、糖尿病足等)的紧急治疗提供了有效途径。然而，损伤区活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的过表达会导致脂质过氧化或者造成植入干细胞DNA损伤，这将严重限制干细胞移植的治疗效果。因此，急需开发能够在高ROS水平的微环境中促进组织再生、清除ROS以达到保护干细胞为目的的纳米催化剂。
[0003]近年来，用于清除活性氧和保护植入干细胞的富勒烯、聚乙二醇修饰的碳纳米簇、柠檬酸修饰的金纳米复合材料等抗氧化纳米结构被广泛研究。与此同时，人们发现具有清除ROS活性的材料具有长期ROS调节能力、适当的选择性和可低剂量使用等类酶特性，其有望成为调节干细胞微环境更有效的策略。尽管近年来清除ROS材料的发现取得了良好的进展，但开发高效、广谱、具有快速催化动力学的ROS清除材料仍是一个巨大的挑战。
[0004]因此，人们花费了大量的精力来设计结构以提高ROS清除催化材料的活性和底物选择性。研究显示，具有配位不饱和(CUS)活性金属中心的单原子催化剂(SACs)在多种催化反应中表现出了优异的性能。由于SACs中的CUS活性位点与金属酶相似，可模拟辣根过氧化物酶(HRP)、超氧化歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和氧化酶等发挥作用，因此可用于高效的生物传感器、抗菌制剂和细胞保护等领域。这些模拟酶的单原子催化剂(SAzyme)具有良好的催化活性，有望取代低活性的纳米酶。尽管单原子纳米酶能具有较高的清除ROS的活性，但其活性中心在ROS的长期进攻下容易失活并形成高氧化态，从而难以发挥高效清除ROS的功效。开发能够稳定单原子活性中心的基底，增强催化剂与底物之间的结合能力以提高催化作用是解决上述问题的有效方法之一。
[0005]层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，LDHs)是一类由数层带正电荷的层(两种或两种以上金属元素组成的金属氢氧化物片层)与存在其中间平衡电荷的阴离子组成的特殊的层状材料，是一种可以通过强静电相互作用锚定单原子的有效载体。LDHs表面由羟基氧桥接的层板中可含连接过渡金属(如Co、Ni、Fe等)，具有高活性表面积、约束效应和丰富的碱性位点，LDHs的碱性位点可以为支撑的金属原子提供特殊的锚定位点。然而，金属原子和LDHs的相互作用机制对其活性和稳定性的影响仍然是难以捉摸的，目前还未见将LDHs和贵金属原子结合用来制备具有高效的清除ROS功效的生物催化剂的报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种抗氧化的催化材料及其制备方法和用途。
[0007]本专利技术提供了一种催化材料，它是以层状双金属氢氧化物和贵金属盐或其水合物
为原料制备得到的，所述层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物的质量比为(2
‑
20)：1。
[0008]进一步地，所述层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物的质量比为5：1。
[0009]进一步地，所述贵金属为钌；
[0010]和/或，所述层状双金属氢氧化物的制备方法包括以下步骤：将氯化镍或其水合物、氯化钴或其水合物、乌洛托品和水加入水热釜中进行水热反应，离心，洗涤，干燥，得到层状双金属氢氧化物。
[0011]进一步地，所述贵金属盐为氯化钌；
[0012]和/或，所述氯化镍的水合物为六水氯化镍，所述氯化钴的水合物为六水氯化钴；所述氯化镍或其水合物、氯化钴或其水合物、乌洛托品的质量比为1：(1
‑
3)：(17
‑
25)，优选为1：2：21；所述水热反应的温度为90
‑
100℃，优选为95℃，水热反应的时间为3
‑
7小时，优选为5小时。
[0013]本专利技术还提供了一种制备上述抗氧化材料的方法，所述方法包括以下步骤：将层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物加入水中，反应，过滤，洗涤，干燥，得到催化材料。
[0014]进一步地，所述贵金属盐或其水合物与水的质量体积比为0.05
‑
0.5mg/mL，优选为0.2mg/mL；
[0015]和/或，所述反应的温度为室温，反应的时间为12
‑
24小时。
[0016]本专利技术还提供了上述催化材料在制备具有活性氧清除功能的生物材料中的用途。
[0017]进一步地，所述生物材料为类过氧化氢酶、类谷胱甘肽过氧化物酶或类超氧化物歧化酶。
[0018]进一步地，所述生物材料为保护干细胞的材料，所述干细胞优选为间充质干细胞。
[0019]进一步地，所述生物材料能够恢复干细胞的粘附、扩散、增殖和/或成骨分化功能。
[0020]本专利技术提供了一种利用层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，LDHs)的表面羟基作为特殊位点锚定贵金属钌(Ru)的单原子催化剂：Ru
‑
LDHs，有效地提升了单原子催化剂清除ROS的活性和稳定性。实验结果表明，本专利技术提供的Ru
‑
LDHs催化剂相较于原始的LDHs催化剂，具有增强的催化清除活性氧(H2O2、
·
O2‑
)的能力。值得注意的是，Ru
‑
LDHs的最大反应速率(V
max
)值为63.29μMs
‑1，其去除H2O2的周转数(TON)为12.42s
‑1，超过了目前报道的大多数ROS催化清除剂。实验还发现，Ru
‑
LDHs能有效保护人骨髓间充质干细胞(hMSCs)免受ROS攻击，并恢复其粘附、扩散、增殖和成骨分化等功能，使其功能与正常培养基中的间充质干细胞(MSCs)相当。
[0021]本专利技术提供的Ru
‑
LDHs催化剂在制备具有高效活性氧清除功能的生物材料中具有广阔的应用前景，能够用于保护干细胞，恢复干细胞的粘附、扩散、增殖和成骨分化功能。
[0022]显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
[0023]以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
附图说明
[0024]图1.合成Ru
‑
LDHs的流程示意图。
[0025]图2.a)LDH和Ru
‑
LDHs 1:5的X射线衍射图谱；b)LDHs的扫描电子显微镜图像；c)STEM图像(插图为EDS光谱)，以及g)Ru
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化材料，其特征在于：它是以层状双金属氢氧化物和贵金属盐或其水合物为原料制备得到的，所述层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物的质量比为(2
‑
20)：1。2.根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于：所述层状双金属氢氧化物、贵金属盐或其水合物的质量比为5：1。3.根据权利要求1或2所述的抗氧化材料，其特征在于：所述贵金属为钌；和/或，所述层状双金属氢氧化物的制备方法包括以下步骤：将氯化镍或其水合物、氯化钴或其水合物、乌洛托品和水加入水热釜中进行水热反应，离心，洗涤，干燥，得到层状双金属氢氧化物。4.根据权利要求3所述的抗氧化材料，其特征在于：所述贵金属盐为氯化钌；和/或，所述氯化镍的水合物为六水氯化镍，所述氯化钴的水合物为六水氯化钴；所述氯化镍或其水合物、氯化钴或其水合物、乌洛托品的质量比为1：(1
‑
3)：(17
‑
25)，优选为1：2：21；所述水热反应的温度为90
‑
100℃，优选为95℃，水热反应的时间为3

【专利技术属性】
技术研发人员：程冲，王婷，谢蓝，白明茹，孙一民，高阳，周密，何超，周鸿菊，罗祥林，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：