[发明专利]以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物及其合成方法和应用，属于复合材料制作及应用于电化学检测领域，特别是磁性复合材料的制作及其电化学应用领域。

背景技术

自从有生命的物质诞生在地球上，生物就在其生命活动中对外表现有微弱的磁场，如今，利用人体内的经络磁场，磁性物质可以直接用于疾病的治疗。随着纳米材料技术的不断发展，制备出具有强磁性纳米氧化铁(商品名为菲立磁)，用于疾病的诊断。在众多的磁性材料中对铁磁材料的研究更为广泛，而在铁磁材料中又以纳米Fe₃O₄的研究最普遍。

人体及食品中的氧化反应是人们广泛关注的研究课题，氧化代谢产生的能量对于细胞的存活具有十分重要的意义，但是氧化过程会产生一系列的氧化自由基。如果生物体内产生过量的自由基，打破自由基与抗氧化剂的平衡，那么自由基的破坏能力就会超过体内抗氧化剂(如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等等)的保护能力并且会通过氧化细胞膜、损伤DNA或者酶等阻碍细胞本身的自我修复功能，导致生物大分子功能和结构损伤、细胞破坏、凋亡或死亡。因此，建立快速、有效的抗氧化剂分析方法对于生命科学和食品科学分析具有很好的理论和应用研究价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物及其合成方法，并将其应用于电化学检测。该方法利用氧化石墨为模板，以获得良好顺磁性，良好导电性的鸟嘌呤的衍生物。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物，该衍生物以石墨烯为载体，纳米四氧化三铁及鸟嘌呤衍生物均通过化学键与石墨烯键合，所述石墨烯材料由单层石墨层组成且厚度小于50nm，所述碳包覆四氧化三铁纳米金属颗粒直径为10～100nm，四氧化三铁纳米金属颗粒与碳的重量比为1～50∶1。

制备方法是首先在氧化石墨的溶液中，加入二价铁的盐与三价铁的盐，在弱碱性环境下，得到修饰有四氧化三铁的氧化石墨；最后，通过还原重氮盐的方法，将鸟嘌呤的重氮盐与氧化石墨键合起来。鸟嘌呤在水及有机溶剂中的溶解度均比较小，为了增大鸟嘌呤的溶解度，利于反应进行，本实验中，将鸟嘌呤转化为鸟嘌呤重氮盐的形式。鸟嘌呤可以与含氧自由基反应，并且在电化学氧化过程中能够给出相应电化学信号的分子，即“生物抗氧化剂氧化探针。

上述的以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物的合成方法，具体步骤如下：

(1)制备鸟嘌呤的重氮盐：在冰水浴中，利用亚硝酸盐的重氮化的方法，得到鸟嘌呤的重氮盐；

(2)制备鸟嘌呤与四氧化三铁磁性颗粒复合氧化石墨：向步骤(1)反应后的溶液中，加入2-6倍鸟嘌呤质量的锌粉，使其在与酸反应生成氢气的过程中捕获鸟嘌呤重氮基团中的电子，使重氮基团转化为氮气放出，同时使氧化石墨还原为石墨烯，进而使鸟嘌呤重氮盐转化为鸟嘌呤自由基，与石墨烯通过碳碳键结合，观察有气泡产生时，加入3-6倍鸟嘌呤质量的四氧化三铁磁性颗粒复合氧化石墨(即石墨烯负载四氧化三铁纳米颗粒)，继续搅拌6-12小时；

(3)最后，烘干，即可得到以石墨烯为载体的具有磁性的鸟嘌呤衍生物。

步骤(1)制备鸟嘌呤的重氮盐，具体为：在10ml 0.2mol/L-1mol/L的盐酸中，加入10-50mg鸟嘌呤，放在冰水浴中，磁子搅拌5-20min，逐滴加入0.1ml-1ml浓度为1mol/L的NaNO₂溶液，继续在冰水浴中反应20-60min，即可得到鸟嘌呤的重氮盐。

步骤(3)中烘干的温度为30～80℃，时间为1-16小时。

所述四氧化三铁磁性颗粒复合氧化石墨的制备方法：将1-2g氧化石墨溶解在50-500ml水中，调节pH值至中性或弱碱性，恒温30～80℃，在氩气保护下，加入2-5mmol硫酸亚铁铵与5-10mmol硫酸铁铵作为铁源，完全溶解后，搅拌15-60min，在pH值为11-12的碱性环境中，在30～80℃恒温条件下，搅拌3-6小时，得到四氧化三铁磁性颗粒复合氧化石墨。

所述氧化石墨的制备方法：利用Hummer’s法通过氧化鳞片石墨来得到氧化石墨。

有益效果：

(1)本发明采用原位合成法，在氧化石墨表面原位生成四氧化三铁，节省了反应时间；

(2)四氧化三铁磁性纳米颗粒通过静电吸附在氧化石墨表面；

(3)所制备的复合材料分布均匀，磁性良好，电催化活性优良，由于键合了鸟嘌呤，该复合材料可用于电化学检测；