氮掺杂纳米碳球的类过氧化物酶活性及其用途制造技术

本申请涉及氮掺杂纳米碳球的类过氧化物酶活性及其用途，具体而言，本申请涉及氮掺杂纳米碳球的类过氧化物酶活性及其在免疫组化、免疫层析中的用途。

Peroxidase Activity of Nitrogen Doped Carbon Nanospheres and Its Application

The application relates to the peroxidase activity and its use of nitrogen-doped carbon nanospheres. Specifically, the application relates to the peroxidase activity of nitrogen-doped carbon nanospheres and its use in immunohistochemistry and immunochromatography.

【技术实现步骤摘要】
氮掺杂纳米碳球的类过氧化物酶活性及其用途
本申请属于纳米技术和免疫组化、免疫层析的交叉领域。特别地，本申请涉及纳米材料的免疫组化、免疫层析应用。更具体而言，本申请涉及氮掺杂纳米碳球的类过氧化物酶活性及其在免疫组化和免疫层析中的用途。
技术介绍
氮掺杂纳米碳材料(N-dopedcarbonnanomaterials)的研究已经成为国际碳材料领域的热点之一。氮原子比碳原子多一个价电子，氮掺杂进入碳的六元环结构后可形成吡啶、吡咯、石墨氮、吡啶氧化物等含氮官能团，不仅可以提高纳米碳材料的表面化学活性，还可对其电子结构进行调节，从而改变纳米碳球的催化活性、导电性和吸附性能等[1,2]。传统的氮掺杂纳米材料广泛用于氧还原反应(oxygenreductionreaction，ORR)[3]，超级电容器[4]以及电化学和生物传感器[5]等领域。但是迄今为止，未有将其应用于生物医学的报道。在2007年，本专利技术人在国际上首次发现无机Fe3O4纳米颗粒等本身就具有内在的生物酶活性[6]，并将这种具有内在酶活性的纳米材料称为纳米酶[7]。发现纳米酶的报道引领了纳米酶颗粒研究的热潮，有近百种纳米材料的不同纳米酶颗粒活性被陆续报道[8,9]，并被广泛应用于纳米生物医学
，比如生物传感、生物成像、组织工程、肿瘤的诊断和治疗等等[10-12]。截至目前，未有氮掺杂纳米碳材料或氮掺杂纳米碳球是否具有类过氧化物酶活性的报道。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及氮掺杂纳米碳球用作过氧化物酶的用途。在一些实施方案中，所述用途是体外用途或体内用途。在一些实施方案中，所述用途是治疗和/或诊断用途。在一些实施方案中，所述用途是非治疗和/或非诊断用途。本专利技术的第二方面涉及氮掺杂纳米碳球在制备用于免疫组化、免疫层析的试剂中的用途。在一些实施方案中，所述免疫组化用于定位、定性和/或定量肿瘤，优选地，上述肿瘤选自实体瘤，优选地，所述肿瘤选自脑肿瘤、头颈部鳞状细胞癌、非小细胞肺癌、鼻咽癌、食道癌、胃癌、胰腺癌、胆囊癌、肝癌、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌、子宫肉瘤、前列腺癌、膀胱癌、肾细胞癌或黑色素瘤，更优选地，所述肿瘤选自肝细胞癌或肝母细胞瘤；和/或上述免疫层析用于传统免疫层析法适用的范围，优选地，用于疾病诊断、疾病筛查和海关进出口检疫。本专利技术的第三方面涉及氮掺杂纳米碳球在制备抗感染药物中的用途。本专利技术的第四方面涉及利用氮掺杂纳米碳球治疗受试者中的感染的方法，其包括向受试者施用所述氮掺杂的纳米碳球。本专利技术的第五方面涉及氮掺杂纳米碳球，其用于制备抗感染药物。在一些实施方案中，所述感染选自细菌感染、放线菌感染、真菌感染、病毒感染、衣原体感染、支原体感染、立克次体感染、螺旋体以及朊病毒感染的一种或多种，优选地，所述感染选自细菌感染、放线菌感染和真菌感染的一种或多种，优选地，所述感染是细菌感染，更优选地，所述感染是链球菌、葡萄球菌或铜绿假单胞菌感染。本专利技术的第六方面涉及氮掺杂纳米碳球用于处理含有机物污水的用途。在一些实施方案中，所述有机物选自酚类、醛类、碳水化合物、脂肪、蛋白、纤维素的一种或多种，优选地，所述有机物是苯。在一些实施方案中，所述氮掺杂纳米碳球的粒径范围为20-200nm之间，优选地，粒径范围为50-150nm，更优选地，粒径范围为70-140nm。在一些实施方案中，所述氮掺杂纳米碳球进一步掺入金属元素，优选地，所述金属元素选自Fe、Co、Ni、Cu、Ce和Mn的一种或多种，更优选地，所述金属元素选自是Fe、Ni、Ce、Mn和Cu的一种或多种。在一些实施方案中，所述氮掺杂纳米碳球用靶向性蛋白进一步进行修饰，优选地，所述靶向性蛋白选自对于病原或者肿瘤有特异性的抗体、配体、多肽、小分子或核酸适配体，优选地，所述靶向性蛋白选自抗体、配体或全人H铁蛋白。在一些实施方案中，所述氮掺杂纳米碳球利用下述方法制得：1)在形成碳前驱体的过程中引入含氮物质；2)进行碳化。在一些实施方案中，所述氮掺杂纳米碳球利用下述方法制得：1)在形成碳前驱体的过程中引入三聚氰胺，其中碳前驱体为苯酚，且三聚氰胺与苯酚的质量比为1:5～5:1，优选地，1:3～3:1，更优选地，1:2～2:1，最优选地，1:1；2)在500-1200℃下碳化1-8hr，优选地，温度为600-1000℃，更优选地，700-900℃，更优选地，750-850℃，优选地，碳化时间为1.5-6hr，更优选地，2-5hr，更优选地，2.5-4hr，更优选，2.5-3.5hr，最优选地，3hr。。换言之，在本专利技术中，申请人首次发现，氮掺杂纳米碳球(N-carbon)具有天然的过氧化物酶活性，其中过氧化物酶活性与天然过氧化物酶类似，在H2O2存在的前提下，可以催化显色底物发生显色反应。并且铁等金属原子的掺杂可以有效提高其类过氧化物酶催化活性。利用氮掺杂碳球的过氧化物酶活性可以建立纳米酶免疫组化和免疫层析新方法。而且，利用N-carbon的过氧化物酶活性，还可以实现抗感染治疗和含有机物废水的处理。因此，本专利技术不仅首次证实了氮掺杂纳米碳球具有过氧化物酶活性，还发现其可以用于免疫组化、抗感染和污水处理等用途。附图说明图1Carbon(A图)、N-carbon(B图)的透射电子显微镜(TEM)表征及对两种材料的光电子能谱分析(C图)。TME电镜结果表明，N掺杂不会影响纳米碳球的形貌及尺寸，光电子能谱分析表明N掺杂成功。图2N-carbon的高分辨率投射电子显微镜(A图)及扫描投射电子显微镜(B-D图)表征。图3N-carbon的过氧化物酶表征。在底物H2O2和TMB存在的前提下，N-carbon可以催化底物发生显色反应，底物TMB氧化产物会在652处产生特异性吸收峰。而无氮掺杂的Carbon没有这个活性。图中显示的Eppendorf管是显色后的图片。图中1-4分别是：1，醋酸反应缓冲液及H2O2和TMB；2，反应缓冲液及H2O2和TMB，加入40μg/mL的Carbon纳米颗粒；3，反应缓冲液及H2O2和TMB，加入12.5μg/mL的N-carbon纳米颗粒；4,反应缓冲液及H2O2和TMB，加入25μg/mL的N-carbon纳米颗粒图4Fe掺杂后，Fe-N-carbon具有更强的酶活性。A图和B图为对Fe-N-carbon的光电子能谱分析。结果表明，在纳米碳球中，成功掺入了Fe。C图为对Carbon、N-carbon及Fe-N-carbon的过氧化物酶活性表征。结果表明，Fe掺杂，会进一步增强纳米碳球的酶活性。图5不同金属掺杂后，对N-carbon颗粒酶活性的影响。其中，将碳球与传统的磁颗粒Fe3O4，以及未掺杂N的碳球N0,N-carbon(N3)以及掺杂N比例高的碳球N-HCNs进行了定量的对比。图6基于Fe-N-carbon的纳米酶免疫组化法对TfR1阳性肿瘤切片的染色。mIgG为抗TfR1抗体的同型对照。图7基于Fe-N-carbon的纳米酶免疫层析法对Ricin毒素的检测。星号标记的浓度为肉眼可以识别的最低限度。A为基于Fe3O4纳米酶的免疫层析法的检测结果。B为基于Fe-N-carbon纳米酶免疫层析法的检测结果。图8Fe-N-carbon纳米颗粒用于伤口染菌的治疗。与缓冲液组相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氮掺杂纳米碳球用作过氧化物酶的用途。

【技术特征摘要】
1.氮掺杂纳米碳球用作过氧化物酶的用途。2.氮掺杂纳米碳球在制备用于免疫组化、免疫层析的试剂中的用途。3.如权利要求2所述的用途，其中所述免疫组化用于定位、定性和/或定量肿瘤，优选地，上述肿瘤选自实体瘤，优选地，所述肿瘤选自脑肿瘤、头颈部鳞状细胞癌、非小细胞肺癌、鼻咽癌、食道癌、胃癌、胰腺癌、胆囊癌、肝癌、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌、子宫肉瘤、前列腺癌、膀胱癌、肾细胞癌或黑色素瘤，更优选地，所述肿瘤选自肝细胞癌或肝母细胞瘤；和/或上述免疫层析用于传统免疫层析法适用的范围，优选地，用于疾病诊断、疾病筛查和海关进出口检疫。4.氮掺杂纳米碳球在制备抗感染药物中的用途。5.如权利要求4所述的用途，其中所述感染选自细菌感染、放线菌感染、真菌感染、病毒感染、衣原体感染、支原体感染、立克次体感染、螺旋体以及朊病毒感染的一种或多种，优选地，所述感染选自细菌感染、放线菌感染和真菌感染的一种或多种，优选地，所述感染是细菌感染，更优选地，所述感染是链球菌、葡萄球菌或铜绿假单胞菌感染。6.氮掺杂纳米碳球...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎锡蕴，范克龙，高利增，奚菊群，王培霞，范磊，段德民，
申请(专利权)人：中科新蕴生物科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11