[发明专利]一种双金属纳米酶的制备方法及应用

说明书

本发明涉及双金属纳米酶的制备方法及应用，包括以下步骤(a)采用溶剂法，制备六边形的金属有机骨架材料ZIF‑67；(b)采用离子置换法合成钴酸镍(NiCo₂O₄)；(c)通过一步一步自组装模板法，制备NiCo₂O₄@PVP双金属纳米酶，可很好的模拟超氧化物歧化酶(SOD酶)活性和过氧化氢酶(CAT酶)活性，并能有效的清除·OH。本发明的有益效果在于：所制备的种具有氧空位的双金属纳米酶NiCo₂O₄包裹大分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)后，显著提高了纳米酶NiCo₂O₄在模拟胃液和模拟肠液中的稳定性。纳米酶NiCo₂O₄@PVP可很好的模拟SOD酶活性和CAT酶活性，并能有效的清除·OH。纳米酶NiCo₂O₄@PVP在中性和碱性条件下呈现负电性，且粒径300nm。纳米酶NiCo₂O₄@PVP并没有毒副作用，可以有效清除细胞中活性氧的产生。

技术领域

本发明属于纳米酶的研究领域，涉及双金属纳米酶的制备方法及催化应用。

背景技术

活性氧(ROS)主要包括的类型有超氧阴离子、一氧化氮、过氧化氢、羟基自由基和单线态氧分子等。低水平的ROS对于机体是必需的，信号转导，细胞的分化凋亡等生理学过程都需要ROS的参与，而过量的ROS就会通过氧化作用，对机体产生损伤。ROS的累积对机体来说就是一个“定时炸弹”，随时可引发更加严重的疾病产生。例如，过量的ROS会对DNA、蛋白质、脂类等大分子造成氧化损伤作用，还能诱导半胱天冬氨酸酶激活，导致细胞凋亡。目前已经报道，ROS至少与60种疾病相关。如在患帕金森病的患者体内，多巴胺活性降低。作为一种良好的金属离子螯合剂，多巴胺对Cu²⁺和Fe³⁺有很强的亲和力，多巴胺与金属离子结合后，能够减少这些金属离子通过芬顿反应产生ROS。但是多巴胺活性的降低会增加ROS的生成，从而会恶化帕金森病。此外，ROS还参与到糖尿病，癌症，动脉粥样硬化，类风湿性关节炎等多种疾病中。

纳米酶是指具有天然酶活性的纳米材料，作为一种新型的模拟酶，纳米酶既具有纳米材料的独特性质，又能模拟天然酶的高效催化功能。与天然酶相比，纳米酶成本低，耐受性强，稳定性高，易于长期储存，大规模生产等。截止目前为止，已报道有多种纳米材料具有天然酶的催化活性，这些纳米酶可以模拟GPXs，CAT，SOD，POD，蛋白酶，核酸酶等多种酶类。纳米酶在疾病诊断，抗氧化治疗，细菌清除和癌症治疗等多个方面成功应用。

发明内容

针对以上研究方法需求和领域空白，我们引入了双金属纳米酶。纳米酶是指具有天然酶活性的纳米材料，作为一种新型的模拟酶，纳米酶既具有纳米材料的独特性质，又能模拟天然酶的高效催化功能。与天然酶相比，纳米酶成本低，耐受性强，稳定性高，易于长期储存，大规模生产等优点。在不同的环境条件下，一些纳米酶可展现截然不同的催化活性，在酸性条件下，一些纳米酶可作为一种促氧化剂，产生ROS，促进细胞氧化凋亡。在中性条件下，这些纳米酶又可作为是抗氧化剂，清除ROS，缓解细胞的氧化应激状态。由于纳米酶具有多种性质，因此可将其应用在不同领域，在肿瘤细胞中，纳米酶可以通过产生高活性的ROS，抑制肿瘤细胞生长，促进细胞凋亡。

本研究采用以ZIF-67为模板，采用简单的离子置换法合成了NiCo层状双氢氧化物(LDH)。随后，将NiCo-LDH煅烧以制备NiCo₂O₄纳米粒子，构建了一种含有氧空位的双金属纳米酶，最后，利用聚乙烯吡咯烷酮包覆NiCo₂O₄纳米粒子，以提高其生物相容性和耐酸性。测定新合成纳米酶体外清除ROS的能力。