[发明专利]以碳点为光活性模拟酶的酸性磷酸酶测定方法

说明书

以碳点为光活性模拟酶的酸性磷酸酶测定方法。本发明提供了一种基于碳量子点的光活性模拟酶并发现其在Ce³⁺/PO₄^3‑存在下模拟酶的活性发生抑制/恢复，从而建立了一种新型的检测酸性磷酸酶(ACP)的方法。采用简单的水热方法合成了碳量子点，其在可见光(λ≥400nm)下体现了较高的模拟酶活性，可以催化氧化3,3’,5,5’―四甲基联苯胺的显色反应。Ce³⁺与CDs表面的羧基发生络合反应导致其聚集而催化活性减弱；在ACP的水解产物磷酸根离子的存在下，Ce³⁺形成沉淀从而其对CDs的模拟酶抑制作用消除，体系的类酶催化活性恢复。本发明所建立的检测ACP活性的检测限可达0.02U/L，具有使用方便、灵敏度高、选择性好等优点。

技术领域：

本发明涉及纳米生物分析检测领域，尤其涉及碳量子点作为新型的光活性纳米材料模拟酶及其在酸性磷酸酶活性检测中的应用。

背景技术

天然酶具有底物特异性好、催化活性高等显著优点，但其提取成本较高，易变性失活，价格昂贵，这些因素极大地限制了其应用。因此，近年来，纳米材料模拟酶的开发及其在生物传感方面的应用研究引起了越来越多的关注。与天然酶相比，基于纳米结构的模拟酶具有诸多优势：低成本、高催化活性和耐受更苛刻的环境，这表明纳米材料作为模拟酶具有很好的传感应用前景[Gao L Z.；Zhuang J.；Nie L.；Zhang J B.；Zhang Y.；Gu N.；Wang TH.；Feng J.；Yang D L.；Perrett S.；Yan X Y.Nat.Nanotechnol.,2007,2,577-583]。但是目前大部分基于纳米材料的过氧化物模拟酶均需要借助大量具有破坏性的过氧化氢(H₂O₂)才能发挥其活性，这使其在生物分析领域的应用受到较大限制。因此，发展能够不依赖于H₂O₂而具有较高催化活性的纳米材料模拟酶具有重要的意义。

本发明利用水热法合成了碳量子点(CDs)，该纳米材料具有较好的光稳定性、低毒性、生物相容性等优点。发现CDs在可见光(λ≥400nm)照射下有较强的模拟酶活性，可以催化过氧化物酶的典型色原底物的催化显色。该光活性纳米材料模拟酶价廉易得，工作时不依赖于过氧化氢，而且其活性可以通过光照的控制方便的开启/关闭。在Ce³⁺存在下，CDs发生聚集而模拟酶活性得到抑制；而酸性磷酸酶(ACP)可以水解磷酸酯产生出磷酸根离子与Ce³⁺形成CePO₄沉淀，从而使得CDs的光诱导模拟酶活性得到恢复。基于此，本发明建立了一种新型的检测ACP活性的方法，检测限为0.02mol/L。ACP是广泛存在于各种生物组织中的一种酶，其水平异常往往与多种疾病，如前列腺癌、戈谢病、骨病、肾功能障碍、和静脉疾病等有很大关联[Bull,H.；Murray,P.G.；Thomas,D.；Fraser,A.M.；Nelson,P.N.Mol.Pathol.2002,55,65-72.]。该方法具有灵敏度高、选择性好、操作简便、检测快速、成本低等优点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于CDs的光活性纳米材料模拟酶及其在酸性磷酸酶活性检测方面的应用。通过酸性磷酸酶的反应将抑制CDs光活性模拟酶性质的Ce³⁺反应形成沉淀，从而恢复了CDs的光活性模拟酶性质，基于此，建立了一种新型的检测酸性磷酸酶的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

a、碳量子点的制备：在100mL烧杯中，加入一定量的含碳元素的原材料和25mL的按照一定比例混合的2.0mol/L硫酸与2.0mol/L硝酸的混合溶液，在不断搅拌的情况下形成溶液；取20mL的混合物加入到反应釜中，在一定温度下加热反应一段时间，自然冷却到室温后，缓慢加入80mL的去离子水，然后用1.0mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH至中性；得到的溶液用透析袋透析3天，得到水溶性的碳量子点；