一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料及其制备制造技术

本发明专利技术属于纳米材料、生物催化及分析检测技术领域，具体涉及一种负载铱纳米团簇的金属有机框架纳米复合材料及其制备和应用。本发明专利技术提供一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，所述仿酶材料是将铱纳米团簇均匀稳定地锚定在金属有机框架上制得。本发明专利技术将Ir纳米团簇均匀稳定地锚定在有机金属骨架上制得了一种新型的仿酶纳米材料，其能够作为POD模拟纳米反应器，替代天然酶用于多种生物标志物的高效和选择性比色检测。效和选择性比色检测。效和选择性比色检测。

【技术实现步骤摘要】
一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料及其制备


[0001]本专利技术属于纳米材料、生物催化及分析检测
，具体涉及一种负载铱纳米团簇的金属有机框架纳米复合材料及其制备和应用。

技术介绍

[0002]用于高灵敏度和快速检测不同分析物的比色传感器在包括环境污染、食品工业、生化分析、生物医学等各个领域发挥着关键作用，其适用于资源有限地区或初级医疗机构的疾病诊断，因为对昂贵的仪器没有要求。得益于优异的催化活性、高灵敏度和底物特异性的优点，天然酶，如葡萄糖氧化酶(GOx)、氧化酶(OXD)和过氧化物酶(POD)已被证实是用于设计检测多种生物标志物的高效生物传感器的活性组分，用于检测包括葡萄糖、过氧化氢(H2O2)、黄嘌呤、乳酸盐等分析物，尽管天然酶在比色检测中具有高灵敏度，但其固有缺点(如成本高、不稳定性以及生产储存困难)仍然限制了其应用。
[0003]尽管天然酶的应用受到严重限制，但其催化中心，尤其是金属酶的催化中心，为构建模拟酶的纳米材料提供了思路和见解。近年来，各种基于过渡金属的纳米结构已被探索用于检测生物标志物，例如贵金属纳米材料(银和金纳米颗粒，Pd@Pt纳米枝晶等)、金属氧化物(Fe3O4、CeO2、MoO3、Co3O4和MnO2等)、金属氢氧化物(Cu(OH)2)、碳基单原子材料(Fe、Co、Zn
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N
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C)等。然而，设计具有高催化活性、选择性和稳定性的仿酶纳米材料仍然是一个巨大的挑战。
[0004]纳米团簇是指由几个到几百个乃至上千个原子、分子或者离子结合在一起，构成的相对稳定的非刚性结合体，是单个原子分子到宏观固体的过渡态。其基本物理效应包括：尺寸效应、表面、界面效应和量子尺寸效应等。现有技术中有将金属纳米团簇用于制备检测传感器，如CN114324266公开了一种纳米金团簇制备及其在生物小分子增敏检测方法，所得金纳米团簇可作为尿酸传感器。
[0005]但是上述现有技术中已经公开的这些仿酶纳米材料在用作H2O2比色检测器时，均未考虑仿酶材料中可能同时存在的仿氧化酶活性将对H2O2活性检测有所干扰，从而并不能实现准确地检测H2O2。
[0006]Ir(铱)是一种稀有元素，化学性质稳定；现有技术如CN113466189A中指出，Ir纳米酶具有串联酶活性，即Ir纳米酶同时具有仿过氧化物酶和仿氧化酶双重活性；由上述分析可知，正是由于具有串联酶活性，使得其用于比色诊断H2O2相关生物标志物时，不够灵敏且检测范围相对较窄。

技术实现思路

[0007]针对上述缺陷，本专利技术将铱以纳米团簇的形式均匀锚定在金属有机框架MOF上得到一种仿酶材料，所得负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料只具有POD活性而没有OXD活性，从而形成了一种过氧化物酶仿酶纳米材料(模拟酶纳米反应器)，由于只具有POD活性而没有OXD活性，因此使得其能够超灵敏地比色检测过氧化氢相关生物标志物。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，所述仿酶材料是将铱(Ir)纳米团簇均匀稳定地锚定在金属有机框架(MOF)上制得。
[0010]进一步，所述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料具有过氧化物酶活性，没有氧化酶活性。
[0011]进一步，所述金属有机框架MOF选自：Ti
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MOF、Fe
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MOF、Mn
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MOF、Co
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MOF或Cu
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MOF。
[0012]进一步，所述铱纳米团簇的粒径大小为2～50nm。
[0013]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料的制备方法，所述制备方法为：将铱的盐溶液和MOF分散液混匀，于20～150℃反应5～48小时；然后收集沉淀并经洗涤干燥即得所述仿酶纳米材料。
[0014]进一步，所述铱的盐和MOF的质量比为：5～100：200。
[0015]进一步，所述铱的盐溶液中的盐包括：铱的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、或乙酰丙酮盐等。
[0016]具体的，所述铱的盐溶液中的盐选自：氯化铱、乙酰丙酮铱、氯铱酸水合物、醋酸铱或氯铱酸钠六水合物。
[0017]本专利技术中，所述金属有机框架MOF采用现有技术中常用的制备方法制得即可。
[0018]本专利技术要解决的第三个技术问题是指出上述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料在H2O2、L
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半胱氨酸、葡萄糖、肿瘤、病毒、血红蛋白、妊娠或酒精的精准比色检测中的用途。
[0019]本专利技术要解决的第四个技术问题是提供一种过氧化氢、L
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半胱氨酸或葡萄糖检测传感器(纳米反应器)，所述传感器的活性组分为上述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料。
[0020]本专利技术要解决的第五个技术问题是提供一种过氧化氢、L
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半胱氨酸或葡萄糖的检测方法，所述检测方法为：利用上述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料的过氧化物酶活性催化目标物，通过比色法检测目标物的浓度，所述目标物为过氧化氢、L
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半胱氨酸或葡萄糖。
[0021]本专利技术要解决的第六个技术问题是提供一种提高铱活性位点过氧化物酶活性的方法，所述方法为：将铱纳米团簇均匀稳定地锚定在金属有机框架MOF上。Ir纳米酶具有串联酶活性，即Ir纳米酶同时具有仿过氧化物酶和仿氧化酶双重活性，使得其用于比色诊断H2O2相关生物标志物时，不够灵敏且检测范围相对较窄；本专利技术发现，当将铱以纳米团簇的形式均匀锚定在金属有机框架MOF上时，所得仿生酶纳米材料具有POD活性而没有OXD活性，使得其能够超灵敏地比色检测过氧化氢相关生物标志物。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术将Ir纳米团簇均匀稳定地锚定在有机金属骨架MOF上制得了一种新型的仿酶纳米材料(如Ir
NCs
@Ti
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MOF)，其能够作为POD模拟纳米反应器，替代天然酶用于多种生物标志物的高效和选择性比色检测。由于所得仿酶纳米材料中存在的金属
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N/O配位和过渡金属团簇的独特酶性质，使得仿酶纳米材料显示出优异和独特的POD模拟活性，因此显示出优异的POD检测活性和良好的底物选择性。由于所述仿酶纳米材料具有过氧化物酶活性，而没有氧化酶活性，因此能够用于精准地比色诊断H2O2相关生物标志物。
[0024]可见，本专利技术不仅为医疗资源有限的地区提供了高度灵敏和廉价的比色生物传感器，而且将为工程化可定制的模拟酶纳米反应器提供新的途径，作为准确和快速诊断的有力工具。
附图说明：
[0025]图1为本专利技术实施例1中Ir
NCs
@Ti
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MOF的合成示意图及其用作纳米反应器的比色检测原理示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例1中Ti
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MOF和Ir...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，其特征在于，所述仿酶材料是将铱纳米团簇均匀稳定地锚定在金属有机框架上制得。2.根据权利要求1所述的一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，其特征在于，所述负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料具有过氧化物酶活性，没有氧化酶活性。3.根据权利要求1或2所述的一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，其特征在于，所述金属有机框架选自：Ti
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MOF、Fe
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MOF、Mn
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MOF、Co
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MOF或Cu
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MOF。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料，其特征在于，所述铱纳米团簇的粒径大小为2～50nm。5.权利要求1～4任一项所述的一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将铱的盐溶液和金属有机框架的分散液混匀，于20～150℃反应5～48小时；然后收集沉淀并经洗涤干燥即得所述仿酶纳米材料。6.根据权利要求5所述的一种负载铱纳米团簇的金属有机框架仿酶材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李邻，穆盛东，程冲，何超，马朗，白明茹，刘习奎，李爽，罗祥林，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：