[发明专利]一种酞菁铜聚合物纳米粒子及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种酞菁铜聚合物纳米粒子Cu‑PcCP NPs，它是酞菁聚合物和铜离子的配位复合物；所述酞菁聚合物是至少两个酞菁单元共用至少一个苯环连接形成的聚合物，所述酞菁聚合物的酞菁单元和铜离子的摩尔比为(1～2)：1；所述酞菁单元的结构如下所示。本发明Cu‑PcCP NPs作为一种新的过氧化酶模拟物，不仅具有优异的类酶催化活性，而且具有较强的底物选择性，稳定性好，能够抵抗多种恶劣条件，包括高温、低pH，应用于生物分子检测传感器可将相应的分析系统与氧气隔离，使这种高分子基酶模拟物可用于特异、敏感和稳定的生物传感器。基于Cu‑PcCP NPs对H₂O₂、L‑半胱氨酸和葡萄糖进行检测，线性范围宽，检出限低，展现出应用于生物分子检测的很好的适用性，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于生物分子检测领域，具体涉及一种酞菁铜聚合物纳米粒子及 其制备方法和用途。

背景技术

生物传感器介导的生物分子检测在许多领域，尤其是在疾病诊断和治疗 中已经成为一个越来越重要的应用。催化生物体内各种反应的天然酶具有较 高的底物选择性和催化效率，在疾病诊断和生物分析领域被证明是检测核酸、 蛋白质、细胞、葡萄糖、多巴胺、L-半胱氨酸、谷胱甘肽等生物分子的优异生物传感器。但其成本高、非生理环境中不稳定、储存困难等因素限制了其 进一步应用。在此情况下，具有酶活性的纳米材料由于其高稳定性、低成本 和催化活性可调而成为天然酶的替代品。

至今已有50多种纳米材料被发现具有类似于天然酶(如过氧化物酶 (POD)、氧化酶(OXD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、葡萄糖 氧化酶(GOx)等)的催化活性。其中，特别是贵金属纳米粒子(NPs)、金属氧 化物、金属有机骨架(MOFs)和掺杂金属/杂原子的碳纳米结构具有催化过氧化 氢分解为更多活性自由基的类POD酶活性，已被广泛应用于生物分析领域。 然而，金属氧化物和MOFs的使用稳定性较差、碳基材料的高吸附率干扰了 其准确性，以及贵金属NPs的高成本都阻碍了POD酶模拟物作为生物传感 器的应用。

在设计新一代生物传感器时，聚合物材料已逐渐成为满足上述要求的候 选材料。然而，由于高分子材料的电子转移能力低，类酶活性不理想，且传 感稳定性差，与最先进的类酶纳米材料生物传感器相比，构建具有高灵敏度 的高分子材料生物传感器仍是一个挑战。近年来的研究表明，与传统聚合物 相比，酞菁基高分子材料具有独特的优势，如强π共轭体系、高π-d离域效 应、良好的导电性、优异的金属螯合性能和高的化学稳定性。这可能最终导 致高酶样感知活动。Bai等人通过超分子自组装合成酞菁锰球形和线型纳米 晶体作为POD酶模拟物用于催化肿瘤治疗，显示出良好的体内外抗肿瘤效果 (Wang,J.；Gao,S.；Wang,X.；Zhang,H.；Ren,X.；Liu,J.；Bai,F.Self-Assembled Manganese PhthalocyanineNanoparticles with Enhanced Peroxidase-Like Activity for Anti-TumorTherapy.Nano Res.2021.)。然而，尺寸和形貌对于酶模拟物非常重要，因为这影响了其与底物的亲和性和催化活 性位点的分布。上述文献报道的酞菁锰是酞菁与锰离子配位形成的小分子物 质，且目前大多数商用的金属酞菁或其衍生物都是以小分子形式存在，容易因强烈的疏水作用聚集形成微米级颗粒，比表面积减小，催化活性中心暴露 减少，难以与底物接触进行催化反应，大大降低催化效率，不利于后续作为 酶模拟物应用。

为了满足日益增长的检测灵敏度和选择性的需求，进一步探索具有高催 化性能的新型POD酶模拟物，更好地进行生物分子检测，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性好、催化效率高的酞菁铜聚合物纳米 粒子，作为一种新的POD酶模拟物。