[发明专利]一种由海藻酸钠作为配体修饰的铂纳米粒子及其氧化酶活性

说明书

本发明公开一种由海藻酸钠作为配体修饰的铂纳米粒子及其氧化酶活性。该纳米材料能于有氧环境中催化氧化3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺盐酸盐（TMB），具有氧化模拟酶活性。将海藻酸钠‑铂纳米粒子表现出良好的胶体分散性；在温和条件下能氧化底物TMB，具有高催化活性；可以催化多种底物产生颜色反应，底物通用性强；在强酸强碱中仍可进行催化反应，长时间放置也可保持活性，具有优异的稳定性。根据酶促稳态动力学实验可知，所合成的海藻酸钠‑铂纳米粒子溶液与底物有较强的亲和力，对TMB的最大反应速率(v_max)为9.145×10^‑5 mMs^‑1,米氏常数（K_m）为1.156×10^‑2 mmol/L。基于上述，该新型的铂纳米酶有望得到广泛地应用。

技术领域

本发明首次采用海藻酸钠作为配体，成功制备了海藻酸钠-铂纳米粒子，并进一步实验证实其具有类氧化酶的活性。涉及模拟酶的制备方式、合成条件及反应体系的系统优化，属于纳米技术和仿生技术领域。

背景技术

酶是一类极为重要的生物催化剂，使得生物体内的反应和新陈代谢能在极为温和的条件下进行。然而，天然酶存在一些固有缺陷，并且天然酶分离提纯的复杂工艺及苛刻的保存条件也均成为制约天然酶生产实践和应用的关键因素。因此，在仿生化学领域，以一种稳定高效的人工模拟酶代替天然酶应用于生物传感方面，具有着非凡的意义。随着纳米技术的发展,近年来学者发现很多纳米材料本身就能够模拟天然生物酶的催化活性（如模拟氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、尿酸酶、超氧化物歧化酶等活性）。由于氧化酶可以在没有过氧化氢的情况下催化某些底物，可以有效避免在进行检测分析时过氧化氢对某些分析底物所造成的损害，因此，这种独特的优势使得对于模拟氧化酶的研究具有着深远的意义。

近年来，金属纳米材料因其稳定性好、毒性低等特点，在化工、能源、催化及生物医学等领域应用广泛。在众多纳米材料模拟酶中，铂作为贵金属，其纳米颗粒具有多种模拟酶的特性而被广泛应用。当前，对于铂纳米颗粒的模拟氧化酶特性还鲜有报道，因此，可以进一步探究并开发基于其氧化酶特性的性能研究与实际应用，故而对于纳米铂，还有广阔的应用前景。

本发明采用天然产物海藻酸钠代替化学物质作为配体来稳定铂纳米颗粒。海藻酸钠属于天然多糖，具有一定的溶解性，是常见的凝胶剂，在较低浓度下即可发生凝胶化作用形成凝胶。据研究显示，海藻酸钠凝胶可调节金属纳米粒子的生长，以促进形成更好的纳米铂形貌，还可给予铂纳米粒子有效的保护，提供了一个将铂前体还原为铂单质的环境。同时，海藻酸钠的分子链上存在有许多的羧基和羟基官能团，可避免纳米铂的过分团聚生长。因此，合成过程中海藻酸钠的引入，不仅有助于增强纳米铂的分散性和稳定性，还大大促进了铂纳米粒子表面的改性使其活性显著增强。值得一提的是，海藻酸钠是一种生物相容性好且无毒的海藻或海带提取物，以其作为铂纳米粒子的配体，符合当下所倡导的绿色化学和环境友好化学的理念。本发明构建了一种工艺简便，可操作性强，温和条件下便可进行的模拟酶制备方式，成功合成了具有高效氧化酶活性的海藻酸钠-铂纳米粒子。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单易行的铂纳米酶合成方式，并探究其模拟酶活性，以便进一步拓宽铂族纳米酶的实际应用。本研究利用海藻酸钠作为稳定剂，经硼氢化钠还原氯铂酸，制备得到具有氧化酶活性的海藻酸钠-铂纳米粒子材料，并且在强酸、强碱条件下，均可长时间保持其氧化酶的活性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种由海藻酸钠作为配体修饰的铂纳米粒子，其特征是它由以下步骤制成：首先，采用海藻酸钠多糖溶液作为溶剂，与氯铂酸混合后，避光条件下搅拌一段时间；然后加入硼氢化钠，继续搅拌一段时间，溶液颜色由淡黄色变为棕褐色，即制得海藻酸钠-铂纳米粒子。