本发明专利技术属于纳米材料技术领域，公开了一种智能双响应纳米花材料的制备及其应用，葡萄糖氧化酶在磷酸盐缓冲液中与铜离子通过超分子自组装的方式形成具有三维花状结构的葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花，目标药物与钙离子利用仿生矿化法自组装形成针簇状结构的目标药物磷酸钙杂化纳米花，将葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花与目标药物磷酸钙杂化纳米花混合得到含葡萄糖氧化酶和目标药物的复合型纳米花材料。本发明专利技术合成的智能双响应纳米花材料与游离酶相比具有更大的比表面积，进而减少了酶与底物间的传质阻碍，固定后的葡萄糖氧化酶的酶活是游离酶的20倍左右，提高了酶活，并且具有更好的pH稳定性和温度稳定性。更好的pH稳定性和温度稳定性。更好的pH稳定性和温度稳定性。
【技术实现步骤摘要】
智能双响应纳米花材料的制备及其应用
[0001]本专利技术属于纳米材料
，尤其涉及一种智能双响应纳米花材料的制备及其应用。
技术介绍
[0002]目前，有机
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无机杂化纳米花是一类新型的纳米材料，可作为生物分子(酶、氨基酸、天然聚合物、DNA、蛋白质等)固定的宿主平台，它为这些功能性生物分子提供了更好的实用适用性，同时也提高了活性和催化功能的重复使用性。这种纳米材料具有纳米层的精细形貌特征，利用酶与无机材料间的协同和耦合作用，杂化后通过变构效应激活酶的活性位点，与传统球形纳米粒子相比，具有更高的表面体积比，这为这些纳米花有机组分的活性提供了更高的效率。有机
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无机杂化纳米花综合囊括了有机材料和无机材料的优点，是固定化酶的理想载体之一。基于仿生矿化方法的合成，使有机
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无机杂化纳米花稳定性、活性、重复利用性均得以提高，避免了游离蛋白对环境的敏感性，可应用于更加复杂的条件中，因此其在生物医学、分析科学和生物催化等领域具有非常广泛的前景。
[0003]葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOx)是一种内源性氧化还原酶，可以高效催化葡萄糖氧化产生葡萄糖酸和过氧化氢(H2O2)，根据其良好的生物相容性且对β
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D
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葡萄糖具有高效、专一的催化特性，现如今被广泛地应用在生物医学领域。一方面，作为目前研究最广泛的血糖水平监测酶，GOx能够与pH响应型材料联用，通过响应周围环境葡萄糖浓度变化，设计载体材料随着局部酸化而发生水解反应或体积变化进而释放胰岛素，从而有效降低糖尿病患者的血糖。另一方面，GOx能够有效消耗肿瘤区的葡萄糖，并清除肿瘤微环境中的氧气营造缺氧环境，而葡萄糖酸的产生可以提高肿瘤区的酸度，H2O2的产生可以有效增强肿瘤区的氧化应激。与正常细胞相比，肿瘤细胞的有氧糖酵解导致其对葡萄糖等营养物质具有更为旺盛的需求。因此，GOx特异性催化葡萄糖氧化反应使之得以高效广泛应用于糖尿病与癌症相关的诊断分析与治疗方面。
[0004]游离的GOx在反应过程中具有稳定性差，与产物难分离，无法回收复用等缺点，使得GOx特异性催化氧化葡萄糖反应在应用时受到一定限制。目前葡萄糖氧化酶的固定化主要有物理吸附法、离子吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等，其中物理吸附法中吸附剂与游离酶之间作用力弱，吸附不牢固，易脱落；离子吸附法对载体的选择性高，结合量不高；交联法使用交联剂本身有毒性，且固定化酶活性较低；共价结合法由于共价键的存在，易造成酶分子空间构象的变化；包埋法适用范围小，且酶活损失较大。有机
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无机杂化纳米花因其合成步骤简单、条件温和的特点，不但实现了酶的固定化，还极大地提高了酶的活性及稳定性，然而，这种纳米花型纳米材料的力学强度很低，容易受到外界环境或外力因素的影响从而导致花型破碎，从而不利于工业化生产快速进行。
[0005]因此，如何克服传统游离葡萄糖氧化酶的活性不高，稳定性差和重复使用性差的缺点，提供一种操作简单、成本低、重复性好，所得固定化酶活力高的固定化GOx
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无机杂化纳米花的制备方法及载体材料，是本领域技术人员亟需解决的问题。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统葡萄糖氧化酶固定化技术操作复杂，成本高，所得固定化酶活力低。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种智能双响应纳米花材料的制备及其应用。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种智能双响应纳米花材料的制备方法包括：
[0009]步骤一，葡萄糖氧化酶在磷酸盐缓冲液中与铜离子通过超分子自组装的方式形成具有三维花状结构的葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花；
[0010]步骤二，目标药物与钙离子利用仿生矿化法自组装形成针簇状结构的目标药物磷酸钙杂化纳米花；
[0011]步骤三，将葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花与目标药物磷酸钙杂化纳米花按一定比例混合得到含葡萄糖氧化酶和目标药物的复合型纳米花材料。
[0012]进一步，所述智能双响应纳米花材料的制备方法的具体步骤包括：
[0013](1)酶溶液配制：向反应容器中的磷酸盐缓冲液加入葡萄糖氧化酶，得到酶的磷酸盐溶液，然后放置于冰箱静置；
[0014](2)铜离子无机盐溶液的配制：取适宜含铜离子的无机盐粉末用超纯水溶解，配成浓度为110
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140mmoL/L的溶液；
[0015](3)葡萄糖氧化酶纳米花制备：向步骤(1)所得溶液中缓慢滴加0.05mL的铜离子无机盐溶液，涡旋混匀；
[0016](4)葡萄糖氧化酶纳米花的交联：配制0.3％
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0.7％的戊二醛，加入0.5mL于步骤(3)的混合溶液中，在玻璃容器下于24
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35℃反应24
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108小时；
[0017](5)葡萄糖氧化酶纳米花的处理：将反应产物离心5
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10min，超纯水清洗循环三次，弃去上清液，留蓝色沉淀，冷冻干燥后得固体粉末，即葡萄糖氧化酶
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磷酸铜无机杂化纳米花；
[0018](6)目标药物溶液的配制：取0.05g的目标药物溶解于柠檬酸钠溶液中，并加入2mL的CaCl2溶液，混合30min；
[0019](7)目标药物纳米花的制备：向步骤(6)所得目标药物溶液中加入适量Na2HPO4，常温下避光反应24小时；
[0020](8)目标药物纳米花的处理：将反应产物离心5
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10min，超纯水清洗循环三次，弃去上清液，留下沉淀物，冷冻干燥后得固体粉末，即目标药物
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磷酸钙无机杂化纳米花；
[0021](9)目标药物
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磷酸钙无机杂化纳米花的修饰：称取10mg制备好的目标药物纳米花溶于超纯水中，滴加NH3·
H2O调节pH，加入盐酸多巴胺，常温搅拌30分钟后离心洗涤，得到修饰后的目标药物杂化纳米花；
[0022](10)智能双响应纳米花材料的配制：将上述葡萄糖氧化酶杂化纳米花与目标药物
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磷酸钙无机杂化纳米花按照1：1的比例混合，静置30min，得到智能双响应纳米花材料。
[0023]进一步，步骤(1)中，葡萄糖氧化酶的浓度为0.01～0.5mg/ml；
[0024]所述磷酸盐缓冲溶液是把磷酸氢二钠(十二水)3.63g、磷酸二氢钾(二水)0.24g、氯化钠8.0g、氯化钾0.2g溶解后定容至1L得到的溶液，磷酸缓冲液的浓度为50mmol/L，pH值
为7.4；
[0025]放置于冰箱静置时，温度为5℃，静置时间为30min。
[0026]进一步，步骤(2)中，所述铜离子无机盐为氯化铜、硫酸铜、溴化铜中的一种或多种混合。
[0027]进一步，步骤(6)中，目标药物为解热镇痛、抗生素类药物。
[0028]进一步，步骤(7)中，Na2HPO本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种智能双响应纳米花材料的制备方法，其特征在于，所述智能双响应纳米花材料的制备方法包括：步骤一，葡萄糖氧化酶在磷酸盐缓冲液中与铜离子通过超分子自组装的方式形成具有三维花状结构的葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花；步骤二，目标药物与钙离子利用仿生矿化法自组装形成针簇状结构的目标药物磷酸钙杂化纳米花；步骤三，将葡萄糖氧化酶磷酸铜杂化纳米花与目标药物磷酸钙杂化纳米花混合得到含葡萄糖氧化酶和目标药物的复合型纳米花材料。2.如权利要求1所述的智能双响应纳米花材料的制备方法，其特征在于，所述智能双响应纳米花材料的制备方法的具体步骤包括：(1)酶溶液配制：向反应容器中的磷酸盐缓冲液加入葡萄糖氧化酶，得到酶的磷酸盐溶液，然后放置于冰箱静置；(2)铜离子无机盐溶液的配制：取适宜含铜离子的无机盐粉末用超纯水溶解，配成浓度为110
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140mmoL/L的溶液；(3)葡萄糖氧化酶纳米花制备：向步骤(1)所得溶液中缓慢滴加0.05mL的铜离子无机盐溶液，涡旋混匀；(4)葡萄糖氧化酶纳米花的交联：配制0.3％
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0.7％的戊二醛，加入适量于步骤(3)的混合溶液中，在玻璃容器下于24
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35℃反应24
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108小时；(5)葡萄糖氧化酶纳米花的处理：将反应产物离心5
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10min，超纯水清洗循环三次，弃去上清液，留蓝色沉淀，冷冻干燥后得固体粉末，即葡萄糖氧化酶
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磷酸铜无机杂化纳米花；(6)目标药物溶液的配制：取0.05g目标药物溶解于柠檬酸钠溶液中，并加入2mL的CaCl2溶液，混合30min；(7)目标药物纳米花的制备：向步骤(6)所得目标药物溶液中加入适量Na2HPO4，常温下避光反应24小...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹小英，卓康欣，单宏丽，刘妍，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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