[发明专利]一种钴掺杂碳点纳米酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钴掺杂碳点纳米酶及其制备方法和应用，所述钴掺杂碳点纳米酶是以维生素B12和无水柠檬酸为原料，通过一步热解法制备的。钴掺杂碳点纳米酶表现出了高的类过氧化物酶活性，对底物H₂O₂的米氏常数为0.0598mM，说明钴掺杂碳点纳米酶与H₂O₂具有很高的亲和力。并且，钴掺杂碳点纳米酶可以与葡萄糖氧化酶的级联反应，通过比色法用于葡萄糖的灵敏测定，最低检出限可低至0.37μM。同时碳点纳米酶作为化学动力学试剂，通过碳点中的钴离子介导的类Fenton反应可产生多种活性氧，从而诱导细胞凋亡，表现出抗肿瘤效果，可在制备抗肿瘤化学动力治疗试剂中应用。

技术领域

本发明涉及碳点纳米酶，具体涉及一种钴掺杂碳点纳米酶及其制备方法和应用。

背景技术

葡萄糖是自然界分布最为广泛且最重要的一种单糖，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，是生物的主要供能物质。血糖水平与很多人类的疾病密切相关，血糖水平超出正常范围的波动可能导致严重的并发症，例如心脏病、肾衰竭、神经损伤和失明。因此，葡萄糖的精确测量对于糖尿病的诊断和治疗具有重要意义。

肿瘤是当今严重损害人类健康的重大疾病之一。在目前成熟的治疗方案中，化疗和放疗等传统疗法的疗效显著，但是都有其自身的局限性，会对患者造成严重的毒副作用。化学动力学疗法作为一种新兴的癌症治疗策略，在肿瘤治疗领域受到了广泛关注。它是基于在芬顿试剂的催化下，在肿瘤区域将H₂O₂原位转化为高细胞毒性的羟基自由基从而引发细胞凋亡，抑制肿瘤生长。鉴于H₂O₂在肿瘤微环境中过度表达的特点，羟基自由基仅在肿瘤区域产生，对正常组织几乎没有伤害，这使得化学动力学疗法成为了一种“绿色疗法”。

天然酶在温和的反应条件下具有高活性和高底物特异性。然而，酶的实际应用往往受到其固有缺点的阻碍，例如催化活性对环境条件的敏感性，制备和纯化具有较高的成本，以及较低的操作稳定性。因此，迫切需要发现并开发人工酶来克服天然酶的这些缺点。与天然酶相比，纳米酶更容易生产，成本更低，在各种生物医学应用中具有更高的催化稳定性。通过调节纳米酶的形态和组成，可以使其催化活性达到与天然酶相同的水平。同时金属的多价性和高自旋性使其能高效地将H₂O₂转化为羟基自由基，在环境检测和生物医学应用中显示出较大的潜力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种性质优异的钴掺杂碳点纳米酶(Co-CDs)及其制备方法和应用；所述制备方法简便，原料来源广泛；所制备的Co-CDs可用于葡萄糖的灵敏测定，也可以作为化学动力学试剂用于肿瘤治疗。

本发明提供的一种钴掺杂碳点纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

1)、将(0.1-0.5g)维生素B12和(0.5-2.0g)无水柠檬酸置于烧杯中，加入适量超纯水并超声至全部溶解。将反应混合物转移至三颈圆底烧瓶中，于160-200℃，转速200-500rpm条件下反应，当溶液成凝胶状时缓慢滴加超纯水，维持凝胶状2-4h，得到红色凝胶状产物；

2)、待产物冷却，将产物用超纯水溶解，离心后取上清液，并用0.22μm滤膜过滤，得到红色钴掺杂碳点纳米酶溶液；

3)、将上述钴掺杂碳点纳米酶溶液冷冻干燥后得到红色的钴掺杂碳点纳米酶固体粉末。