【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料合成，具体涉及一种基于共价有机框架(cof)的光响应类氧化酶材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、比色传感器在环境污染、食品工业、生化分析、生物医学等领域具有重要的应用价值。具体而言，生物医学领域的分子检测因其在疾病诊断和治疗方面的潜在应用而引起了广泛关注。因为其对昂贵的仪器没有要求，这适用于资源有限的地区或初级保健机构的疾病诊断。由于天然酶如葡萄糖氧化酶(gox)、氧化酶(oxd)和过氧化物酶(pod)具有优异的催化活性、高灵敏度和底物特异性等优点，已被证实可作为设计高效生物传感器的活性成分，用于检测多种生物标志物，包括葡萄糖、过氧化氢、黄嘌呤、乳酸、 l-半胱氨酸(l-cys)等。虽然天然酶在比色检测中具有较高的灵敏度，但由于其固有的成本高、不稳定性、生产和贮存困难等缺点，仍然存在一些局限性。
2、生物催化剂具有成本低、稳定性好、合成工艺简单、纳米材料活性可控等优点，因而具有广阔的应用前景。由于亚铁氧化物具有类 pod 活性，因此开发了大量具有优异催化活性的模拟酶。由于纳米材料的表面结构难以控制，生物催化位点来源不明，类酶活性低，催化机理复杂。因此，有必要重视具有优良催化活性和选择性的理想生物催化剂的设计。同时，如何构建生物催化剂使其具有高度的可控性，进而拓展其在比色传感器领域的应用也非常重要。最近的研究表明，具有高度可设计结构的共价有机框架(cof)具有高光响应性的催化活性。预计光活性和非金属化合物可以为开发模拟氧化酶提供一种替代、环境友善、廉价和前瞻性的策略。
1、为了解决上述问题，本专利技术以1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘(tpy)和含吡啶的芳香二醛(包括6-(4-甲酰苯基)烟醛(fpy)、[2,2’-联吡啶]-5,5’-二甲醛(bpy)或2,5-吡啶二醛(py)等)为原料创建了一种基于 cof 的光响应类氧化酶材料。
2、具体地，在一个方面，本专利技术提供了一种基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料的制备方法，其包括将1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛在反应溶剂中在酸的作用下进行溶剂热反应，收集反应产物，经洗涤、干燥后即得到所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料。
3、如本文所用，含吡啶的芳香二醛意指芳香二醛中的至少一个苯基包含一个氮杂原子。
4、进一步地，所述含吡啶的芳香二醛选自6-(4-甲酰苯基)烟碱醛、[2,2’-联吡啶]-5,5’-二甲醛或2,5-吡啶二醛。优选地，所述含吡啶的芳香二醛选自6-(4-甲酰苯基)烟碱醛或2,5-吡啶二醛。更优选地，所述含吡啶的芳香二醛为6-(4-甲酰苯基)烟碱醛。
5、进一步地，在本专利技术所述的制备方法中，1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛的摩尔比为1:2。
6、进一步地，所述反应溶剂为1,4-二氧六环、均三甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、邻二氯苯、正丁醇、苯甲醇、甲醇、乙醇、二甲亚砜、乙腈、环己烷中的一种或为其中几种的混合溶剂。
7、进一步地，所述反应溶剂为1,4-二氧六环与均三甲苯的混合溶剂。进一步地，所述混合溶剂中1,4-二氧六环与均三甲苯的体积比例为1:1。
8、进一步地，所述酸为3-6mol/l的醋酸。进一步地，所述反应溶剂与所述酸的体积比例为6:1。在所述反应溶剂为1,4-二氧六环与均三甲苯的混合溶剂的情况下，1,4-二氧六环、均三甲苯与所述酸的体积比例为3:3:1。
9、进一步地，所述溶剂热反应在经密封和脱气的条件下进行。进一步地，所述脱气包括用液氮浴快速冷冻，经过三个冷冻泵-解冻循环脱气。
10、进一步地，所述溶剂热反应包括在120-140℃下反应3-7天。进一步地，所述溶剂热反应包括在120℃下反应5天。
11、进一步地，所述洗涤包括用丙酮和四氢呋喃洗涤。
12、进一步地，所述干燥包括真空干燥。进一步地，所述干燥包括在120℃下真空干燥。
13、在其他方面，本专利技术提供了一种基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料，其由根据本文所述的方法制备。
14、进一步地，所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料具有如下结构单元：
15、或
16、或
17、。
18、优选地，所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料具有如下结构单元：
19、或
20、。
21、更优选地，所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料具有如下结构单元：
22、。
23、在其他方面，本专利技术提供了如本文所述的基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料用于构建比色传感器的用途。
24、进一步地，所述用途基于如本文所述的基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料可用于对谷胱甘肽(gsh)、尿酸(ua)和 l-半胱氨酸(l-cys)进行高灵敏度和高选择性的检测。因此，本专利技术提供了如本文所述的基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料用于构建比色传感器以检测谷胱甘肽(gsh)、尿酸(ua)和l-半胱氨酸(l-cys)中的一种或几种的用途。
25、本专利技术的有益效果
26、本专利技术以1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘(tpy)和含吡啶的芳香二醛(包括6-(4-甲酰苯基)烟碱醛(fpy)、[2,2’-联吡啶]-5,5’-二甲醛(bpy)或2,5-吡啶二醛(py)等)为原料创建了一种基于 cof 的光响应类氧化酶材料(命名为tpy cof，上述三种原料对应的tpy cof分别命名为tpy-fpy、tpy-bpy和tpy-py)。本专利技术制备的tpy cof（尤其是tpy-fpy）光催化剂具有窄禁带、高载流子迁移率和小的电子转移屏障，有利于提高光捕获能力，加速电荷分离和输运，有效地提高光催化活性。tpy cof（尤其是tpy-fpy）具有显著的光响应氧化酶样活性，可以有效地催化四甲基联苯胺(tmb)的显色底物。利用这些优点，利用光激活 cof 光响应氧化酶样活性对谷胱甘肽(gsh)、尿酸(ua)和 l-半胱氨酸(l-cys)进行了高灵敏度和高选择性检测，并进一步探讨了其在复杂生物样品中的应用前景。我们相信，这种具有类氧化物氧化活性的高效纳米反应器可以为后续的比色传感器的构建提供一些经验，具有广泛的应用。
27、与现有技术相比，本专利技术将现有技术中用作化学催化的物质用来作为光响应类氧化酶，虽然现有技术中也有用cof作为光催化酶材料的，但是并没有现有技术指出本专利技术中用含吡啶二醛合成的cof用作光催化材料，而本专利技术揭示了这一点，并且证明了其可用作比色传感器；而用不含吡啶的二醛如4,4’-联苯二甲醛(bpd)和对苯二甲醛(pd)制备的cof用作光催化氧化酶材料时效果很差，如说明书附图16b, 16c所示；此外，如图13中所示，tpy-bpd和tpy-pd由于带隙较宽所以也不适用于作为氧化酶材料。此外，现有技术的催化剂通过光催化产过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料的制备方法，其特征在于，包括将1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛在反应溶剂中在酸的作用下进行溶剂热反应，收集反应产物，经洗涤、干燥后即得到所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料，
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛的摩尔比为1:2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂为1,4-二氧六环、均三甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、邻二氯苯、正丁醇、苯甲醇、甲醇、乙醇、二甲亚砜、乙腈、环己烷中的一种或为其中几种的混合溶剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂为1,4-二氧六环与均三甲苯的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸为3-6mol/L的醋酸。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应包括在120-140℃下反应3-7天。
7.一种基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料，其特
8.根据权利要求7所述的基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料，其特征在于，具有如下结构单元
9.如权利要求7或8所述的基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料用于构建比色传感器的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，用于检测谷胱甘肽、尿酸和L-半胱氨酸中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料的制备方法，其特征在于，包括将1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛在反应溶剂中在酸的作用下进行溶剂热反应，收集反应产物，经洗涤、干燥后即得到所述基于共价有机框架的光响应类氧化酶材料，
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘和含吡啶的芳香二醛的摩尔比为1:2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂为1,4-二氧六环、均三甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、邻二氯苯、正丁醇、苯甲醇、甲醇、乙醇、二甲亚砜、乙腈、环己烷中的一种或为其中几种的混合溶剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：程冲，崔祺琦，任显诚，徐晓晖，文琴龙，李爽，汪茂，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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