[发明专利]一种银复合氧化铁纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种银复合氧化铁纤维及其制备方法与应用。其制备方法为，将聚乙烯吡咯烷酮溶解于有机溶剂中制成聚合物溶液，将硝酸铁、硝酸银和柠檬酸溶解于水中制成盐溶液，将所述聚合物溶液与盐溶液混合后搅拌均匀制得具有设定粘度的前驱溶胶溶液，采用静电纺丝技术将所述前驱溶胶溶液制成凝胶纤维，将所述凝胶纤维干燥后进行煅烧，煅烧后即得银复合氧化铁纤维；其中，银元素、铁元素与柠檬酸的质量比为1:5～8:45～50，所述煅烧过程为先加热至300±10℃保温一段时间，再加热至450±10℃保温一段时间。该制备方法制备的银复合氧化铁纤维，具有类过氧化物酶活性，且其酶活性较高、稳定性较好。

技术领域

本发明涉及一种银复合氧化铁纤维及其制备方法与应用。

背景技术

酶是生物体内产生的具有专一性和高度催化活性的蛋白质，生物体的生长、发育、繁殖等各种生命活动都离不开酶的催化作用，为了区别于本申请中之后提到的模拟酶，在此将其称为天然酶。过氧化物酶是一类从植物、动物、微生物中提取出来的氧化还原酶，其以血红素为辅基，参与生物体内的生理代谢，它通过内部的变价铁元素和外部结构能催化H₂O₂氧化氢供体底物。在生命活动过程中，过氧化物酶主要是催化生物体内的氧化物或过氧化物氧化分解其他毒素。目前广泛应用的过氧化物酶是从天然植物中提取的辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)。天然酶在应用中存在明显的缺陷：(1)生产成本高。天然酶的获取主要包括动物组织提取和微生物发酵两种方法。这两种方法都存在提纯困难、容易失活的缺点，而且动物组织中酶含量较低，从而增加了天然酶获取的成本；(2)保存运输成本高。大多数酶对高温异常敏感，因此需要使用冷链进行保存运输。此外，有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子、生物碱试剂等常会导致天然酶失去催化活性；(3)使用条件苛刻、范围窄。天然酶只有在最适温度和最适酸碱度以及没有抑制剂的情况下发挥最佳催化效率，因此极大地限制了其在生产实践中的应用。

2007年，有研究人员制备了氧化铁纳米颗粒，其具有类似过氧化物酶的催化活性，即在过氧化氢存在下，氧化铁纳米颗粒能够与3,3′-二氨基联苯胺(DAB)、3,3′,5,5′-四甲基对二联苯胺(TMB)等辣根过氧化物酶的底物反应，生成与过氧化物酶相同的反应产物，从而产生与过氧化物酶相似的催化作用。氧化铁价格低廉、易于制备，但是纳米颗粒状的氧化铁用作模拟酶时，首次使用能够表现出较高的活性，多次使用后损失比较严重，不利于回收和重复使用。

纳米银(AgNPs)作为一种高效、易得的贵金属催化剂，对很多有机反应有显著催化效果。比如，AgNPs已被应用在抗菌材料，低温超导材料和生物传感器中。AgNPs作为复合纳米纤维的添加剂，被添加到各种纤维基质材料中，扩大了纤维的应用范围。AgNPs的性质极大的依赖于它的尺寸分布、结构、形状和载体种类，对很多有机反应有显著的催化效果。AgNPs也具有类过氧化物酶活性，但在使用过程中容易发生团聚，致其催化活性降低。

综上，现有技术制备的模拟酶无法同时具备高活性和高稳定性，因此制备具有高活性和高稳定性的模拟酶具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种银复合氧化铁纤维的制备方法，该制备方法制备的银复合氧化铁纤维，具有类过氧化物酶活性，且其酶活性较高、稳定性较好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种银复合氧化铁纤维的制备方法，将聚乙烯吡咯烷酮溶解于有机溶剂中制成聚合物溶液，将硝酸铁、硝酸银和柠檬酸溶解于水中制成盐溶液，将所述聚合物溶液与盐溶液混合后搅拌均匀制得具有设定粘度的前驱溶胶溶液，采用静电纺丝技术将所述前驱溶胶溶液制成凝胶纤维，将所述凝胶纤维干燥后进行煅烧，煅烧后即得银复合氧化铁纤维；

其中，银元素、铁元素与柠檬酸的质量比为1:5～8:45～50，所述煅烧过程为先加热至300±10℃保温一段时间，再加热至450±10℃保温一段时间。