多肽-金纳米酶的构建及其在有害残留物双信号快检中的应用
仿生无机纳米酶是一类具有类酶催化活性的无机纳米材料，与天然生物酶相比，纳米酶具有制备简单、成本低廉、稳定性好、易于长期存储等优点。金纳米酶由于其特殊的壳核结构、尺寸效应和表面效应，不仅表现出优异的类酶活性，还具有独特的光物理化学性质，如离散量子化能级所导致的荧光发射的电子跃迁过程，从而表现出较强的光致发光 (PL)。因此，不同粒径大小和表面配体的金纳米酶，其荧光发射光谱在可见光至近红外光区范围内可进行调谐。其中，通过合理的配体设计，是调控金纳米酶结构和性能的有效途径之一。多肽由于其氨基酸序列、结构以及生物性质的多样性，所制备的金纳米酶极具设计灵活性，并且在整体构象、组成和化学微环境上与天然酶高度相似，因而呈现出优异的催化与光学性质，常常被用于各类实际检测，包括：重金属、生物物质、农药和药物检测等。 基于此，本论文通过绿色合成方法，以自主设计的多肽为配体模板，成功制备了具有荧光-酶学双重性质的金纳米酶，简称 CK-AuNE。通过建立多酶级联水凝胶体系，并结合酶抑制剂法对CK-AuNE双重性质的影响，实现对有害残留物“有机磷农药 (OPs)”和“非甾体类抗炎药 (NSAIDs)”的双信号检测，以满足实物样品现场快速、定量、可视化、精确检测的需求。主要包括以下三部分内容： 1、以自主设计的多肽（序列：CCYGGYRFKYRFK）为配体保护剂，通过其半胱氨酸以及酪氨酸的稳定与还原作用，绿色合成了具有高效荧光和酶活双重性质的金纳米酶（CK-AuNE）。首先，运用透射电子显微镜、纳米粒度仪、X射线光电子能谱对CK-AuNE的粒径大小、形貌、价态组成进行了详细表征；其次，荧光光谱仪和稳瞬态荧光光谱仪测试了其最佳激发和发射波长，以及荧光寿命；最后，利用3,3'',5,5''-四甲基联苯胺 (TMB)- H2O2显色法对CK-AuNE的类过氧化物酶活性进行评估，并计算了其酶学参数 Vmax和 Km值。同时，也研究了Fe2+参与的芬顿反应，证实了其催化H2O2产生·OH 对CK-AuNE的荧光淬灭作用。 2、建立乙酰胆碱酯酶 (AChE)/胆碱氧化酶 (ChOx)的级联反应，通过OPs对AChE 的抑制作用，影响 AChE/ChOx 级联反应终产物 H2O2，进而调节 CK-AuNE催化的 TMB显色反应，以及 Fe2+催化的芬顿反应淬灭 CK-AuNE荧光，构建了基于 CK-AuNE 的荧光-比色双信号检测方法，并测试了该方法对不同种类的 OPs，如：毒死蜱、乐果、甲基对氧磷的线性检测范围、最低检测限和抗干扰能力。进一步将CK-AuNE在海藻酸钠水凝胶块中固定化，依据上述检测原理，构建了多酶级联双信号传感器，通过智能手机辅助的数字化比色，测定了其“裸眼”检测范围及最低检测限，并将其应用于果蔬实物样品中 OPs 的痕量快速检测，液质联用仪验证其检测的准确性。 3、建立乳酸脱氢酶/谷胱甘肽还原酶/谷胱甘肽过氧化物酶 (LDH/GR/GPx) 的级联反应，通过NSAIDs对LDH的抑制作用，影响LDH/GR/GPx级联反应终产物H2O2，进而调节CK-AuNE的酶学和荧光双重性质，构建基于CK-AuNE的双信号检测方法，实现了对 NSAIDs 如：阿司匹林、布洛芬、尼美舒利、吲哚美辛的痕量检测，分别测定了其线性检测范围、最低检测限、选择性和抗干扰能力。进一步以海藻酸钠水凝胶为固相载体，CK-AuNE为催化元件，通过酶固定化构建双信号传感器，结合智能手机以及 ImageJ软件对水凝胶块的颜色和荧光图片的灰度值进行分析，实现了阿司匹林的“裸眼”高灵敏、双信号、快速检测，并完成了牛奶实物样品中NSAIDs的痕量检测分析。
多肽-金纳米酶;绿色合成;有害残留物;痕量检测
吉林大学
硕士
物理化学
罗全
2023
中文
TQ288
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）