基于二茂鐵衍生物的復(fù)合材料過氧化物模擬酶特性及其分析應(yīng)用研究.pdf

1、天然酶因具有高效的催化活性和高度的專一性等特點，在很多領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的地位。然而天然酶固有的一些缺點，如易失活、難提純等限制了它的廣泛使用。因此，尋求具有天然酶活性的模擬酶顯得尤為重要。相比于天然酶，模擬酶具有易制備與保存、穩(wěn)定性好和活性易調(diào)控等優(yōu)點。其中對過氧化物模擬酶的研究最為居多，因為過氧化氫是生命體中一種重要的活性氧形態(tài)。自2007年四氧化三鐵磁性納米粒子被報道具有過氧化物模擬酶催化活性以來，人工合成材料在過氧化物模擬酶領(lǐng)域

2、得到了快速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于電化學(xué)傳感器、環(huán)境污染物降解和生物大分子檢測等方面。為此，本文構(gòu)建了基于二茂鐵衍生物得到的一系列新型過氧化物模擬酶材料的光分析方法及其應(yīng)用。
　　首先，我們利用二茂鐵甲酸中的羧基與鈷離子的配位作用，合成了鈷-二茂鐵甲酸(Fc-COOH-Co)。通過紅外表征證明了該配合物的成功合成。我們發(fā)現(xiàn)Fc-COOH-Co具有過氧化物模擬酶活性，即Fc-COOH-Co能夠催化H2O2氧化TMB的反應(yīng)，而氧化后的TMB

3、為一種藍(lán)色產(chǎn)物?；诖?，我們構(gòu)建了一個簡單的比色法來檢測H2O2。在最佳反應(yīng)條件下，該方法具有較寬的線性范圍(0.01μM-70μM)和較低的檢出限(0.01μM)。穩(wěn)態(tài)動力學(xué)實驗證明，F(xiàn)c-COOH-Co相對于底物H2O2的米氏常數(shù)值為0.63 mM，明顯低于HRP(3.70 mM)，說明Fc-COOH-Co與H2O2有很好的親和力。通過結(jié)合葡萄糖氧化酶催化葡萄糖和氧氣產(chǎn)生過氧化氫的反應(yīng)，該方法還可用于檢測葡萄糖，線性范圍為0.01μ

4、M-70μM，檢出限為0.01μM。該方法能夠成功用于血清中葡萄糖的測定。此外，相對于HRP，F(xiàn)c-COOH-Co具有優(yōu)異的pH(2-11)和溫度(10-80 oC)耐受性。
　　其次，我們通過水熱法制備了二茂鐵基-L-組氨酸席夫堿衍生物(L-Fc-CHO)并研究其過氧化物模擬酶活性。相對于L-組氨酸和二茂鐵甲醛，L-Fc-CHO表現(xiàn)出了協(xié)同的催化效果。基于此，我們構(gòu)建了一種超靈敏的H2O2和葡萄糖比色法。該方法的檢出限低至8 n

5、M。穩(wěn)態(tài)動力學(xué)實驗證明，L-Fc-CHO相對于底物H2O2的米氏常數(shù)值為0.22 mM，比HRP的低了近17倍，表明L-Fc-CHO的高效催化活性是源于對H2O2優(yōu)異的親和力。通過用對苯二甲酸作為自由基捕獲劑的熒光實驗證明，該催化反應(yīng)中產(chǎn)生了活性中間體·OH。最后，該方法能用于準(zhǔn)確測定血清中葡萄糖。
　　最后，以二茂鐵及其衍生物為前體通過溶劑熱法分別合成了不含官能團(tuán)以及含不同含氧官能團(tuán)（羥基、醛基和羧基）的磁性碳材料。通過XPS、

6、紅外等表征證明磁性碳中仍保留了原材料中的含氧官能團(tuán)。我們發(fā)現(xiàn)，這四種磁性碳材料具有不同的過氧化物模擬酶催化活性（醛基碳≈羧基碳＞碳＞羥基碳）。它們催化活性的差異主要歸因于其含氧官能團(tuán)的不同，因為這四種磁性碳的其他性質(zhì)如表面Fe元素含量、形貌與尺寸、比表面積基本沒有差異。穩(wěn)態(tài)動力學(xué)實驗證明，相比于不含官能團(tuán)的磁性碳，醛基碳具有更高的最大反應(yīng)速率，羧基碳具有更低的米氏常數(shù)即更好的底物親和力，而羥基碳則具有更低的最大反應(yīng)速率和更高的米氏常數(shù)。