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二氧化铈纳米微粒过氧化物酶活性及其在葡萄糖检测中的应用研究

作者:土木工程
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-03

1简介

葡萄糖是诊断糖尿病的重要生化指标。糖尿病是由于血液中葡萄糖的利用效率低下,葡萄糖在血液中积累并引起并发症,例如失明,肾脏疾病,心脏病和神经损伤。一种治疗糖尿病的有效方法。因此,准确检测血液中的葡萄糖对于糖尿病的治疗和控制至关重要。当前,各种方法,例如酶促,比色法和色谱法已经广泛用于葡萄糖测定。在这些方法中,酶法由于其选择性而被更广泛地使用。然而,天然酶不稳定,昂贵且制备复杂。

2实验部分

2.1试剂

所有化学药品均为分析纯,水为去离子水。 3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB),辣根过氧化物酶(HRP,EC1.11.1.17,300 U/mg),葡萄糖氧化酶(GOD,EC1.1.3.4.47,200 U/mg)和5从Sigma购买1,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO),并储存在冰箱中(4℃)备用。硝酸铈(III),PAA,氨(30%),H2O2(30%),磷酸氢二钠,磷酸二氢钠,硫酸,葡萄糖,果糖,乳糖和麦芽糖均购自国药集团化学试剂有限公司。 (上海,中国);超滤管(截留分子量为30和5 kDa)购自Millipore(美国马萨诸塞州Billerica);透析袋(分子量截止值8000Da)购自上海绿鸟科技发展有限公司(中国上海);重庆一家医院的血液样本。

2.2仪器

uv-2450紫外可见分光光度计(日本岛津);tps-7000 icp单道扫描原子发射光谱仪(北京光谱仪通用仪器有限公司,中国北京);zetasizer nanozs90电位计(英国马尔文);xsam-800 x射线光电子光谱仪(英国奎托斯);fourier变换红外光谱(FTIR)美国威斯康星州麦迪逊Nicolet 170SX;电子顺磁共振(EPR)光谱仪(ESP300E,德国布鲁克);拉曼光谱仪(RFS100/S,德国布鲁克);TGL-20M高速台式制冷离心机(湖南仪器离心机有限公司,中国长沙)。

2.3实验方法

2.3.1ceo2纳米粒子的合成与表征

CeO2NPs的制备根据文献[31]进行。具体过程为:将5 mL Ce3 +(1.0 mol/L)与10 mL PAA(0.05 mol/L)混合,然后在搅拌下加入30 mL浓氨水中。 (30%),继续搅拌24小时。将得到的溶液以4000 r/min的速度离心30分钟后,将上清液用截留分子量为30 kDa的超滤管进行超滤,然后在透析袋中透析2 d。 CeO2NPs的浓度由铯元素含量(ICP单通道扫描原子发射光谱法)确定,为2.6 mg/mL。 CeO2NPs的电势由Zeta电势计确定。通过动态光散射(DLS)测定元素的水合粒径。通过X射线光电子能谱(XPS)分析化合价成分,通过红外光谱法测定表面基团。

2.3.2顺磁共振测量

在室温下,将200μL柠檬酸缓冲溶液(0.1 mol/L,pH 4.0),10μL3%H2O2、20 LDMPO(0.2 mol/L)和适量的去离子水添加到1 mL塑料管中。总体积为330?L测试样品。将适量的样品放入石英毛细管中,将其放入顺磁共振设备的样品室中,并用紫外灯(0.55 W)在355 nm下照射7分钟。磁共振设备的工作条件是: X波段微波电桥(接收器增益为1×105;幅度调制为2G;微波功率为10 mW;调制频率为100 kHz)。

2.3.3拉曼光谱法

拉曼光谱在RFS 100/S傅里叶变换拉曼光谱仪上测定。测定前,将CeO 2 NP在200°C下干燥5小时。通过0 x 1778获得用H 2 O 2处理的CeO 2 NP。通过以下方法将0.2 mL 30%H 2添加到100 mL 1.0 g/L CeO 2 NP中。剧烈搅拌1 h后,进行离心分离,在50 C洗涤和干燥。

3结果与讨论

3.1 CeO2 NPs的表征

DLS的结果表明,纳米颗粒的平均水合粒径为5 nm,与文献报道值一致。 XPS结果(图1)显示CeO_2 NPs中同时包含Ce3 +(885.0和903.5 eV)和Ce4 +(882.1、898.0、900.5和916.4 eV)。 IR的结果(图2)显示,PPA修饰的CeO_2 NPs为3400 cm-1(OH)和1600。另外,根据XPS结果,碳,氧和铈的含量分别为55.74%,36.69%和分别为7.54%,表明CeO_2 NPs中存在大量碳元素,这进一步证明了PPA存在于CeO_2 NPs上。 CeO_2 NPs的潜力是-22.8? 1.8毫伏。它表明它非常稳定。

3.2 CeO2 NPs过氧化物模拟酶的特征

以tmb为反应底物,研究ceo2纳米粒的过氧化物模拟酶特性。在许多生化试验中,这种底物是典型的hrp底物。研究了不同纳米粒子的过氧化物模拟酶特性。从图3(a)可以看出,tmb的颜色变化非常微弱(1号)。ceo2纳米粒子可以使tmb(no.2)变色。ceo 2纳米粒具有类似于氧化剂的酶活性,能催化o2氧化tmb。

3.3反应条件的优化

酶的催化活性取决于反应条件,如ph值、温度和底物浓度。ph(1-12)、温度(25-60)、过氧化氢浓度(0.1-100 mmol/L)和ceo2纳米粒浓度(0.66-26.4?研究了g/ml)对ceo2纳米粒催化活性的影响。实验结果表明,与hrp相比,ceo2纳米粒子的催化活性也与hrp有关。反应条件。ceo_2nps的催化活性与温度和ph的关系与hrp相似。最适ph值为4.0,最适反应温度为35℃,这是天然酶通常需要的温度。

4结论

成功合成了稳定且水溶性的PPA修饰的CeO2NPs,并发现其可快速催化H2O2氧化TMB。与HRP相似,其催化活性取决于pH值,温度和H2O2浓度,而CeO2NPs的催化活性与温度有关,并且pH依赖性与HRP非常相似。此外,它可以耐受更高浓度的H2O2。这些特征表明,CeO2NPs具有模拟过氧化物的酶催化特性。根据TMB显色反应与H2O2浓度之间的线性关系,结合葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的溶解氧氧化生成H2O2,是一种简便,廉价,高选择性的比色分析法,用于测定血样中的葡萄糖,并成功地用于用于临床样品中葡萄糖的测定,相关结果将为扩大纳米材料的应用奠定基础。模拟酶在生化分析中的应用奠定了基础。

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