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一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-11-23
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-08-24
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-11-23
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811407161.7 申请日 2018-11-23
公开/公告号 CN109499616B 公开/公告日 2021-08-24
授权日 2021-08-24 预估到期日 2038-11-23
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B01J31/28B01J37/10G01N21/78G01N21/31 主分类号 B01J31/28
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、高利增等.四氧化三铁磁性纳米材料具有辣根过氧化物酶活性《.第十届中国科协年会论文集(三)》.2008,第670-676页. 刘红英等.基于含有活性铜的碳点电化学传感器选择性检测尿酸《.分析化学》.2017,第45卷(第8期),第1103-1108页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 刘红英、祝浪浪、马焕、樊凯、李杜鹃 第一发明人 刘红英
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
黄前泽
摘要
本发明涉及一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用。本发明采用水热法合成了Fe3O4‑SL,SL分子衍生出大的RCOO‑基团,吸附在Fe3O4粉末的表面,在温和条件下金属离子被Fe3O4‑SL吸附形成纳米复合材料,由于静电和空间效应,颗粒具有良好的分散性;且制备的Fe3O4复合金属螯合物具有良好的形貌且粒径小,具有优异的过氧化物酶催化能力,分离过程简单、方便的、稳定的、可重复利用;基于Fe3O4复合金属螯合物模拟酶优异的过氧化物酶活性,建立了高灵敏、低成本、简便检测过氧化氢的方法。反应条件温和,检测速度快,灵敏度高,选择性好,可实现过氧化氢的可视化快速识别和检测,具有较高的使用价值。
  • 摘要附图
    一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用
  • 说明书附图:图2
    一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用
  • 说明书附图:图3
    一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用
  • 说明书附图:图4
    一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-08-24 授权
2 2019-04-16 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 31/28 专利申请号: 201811407161.7 申请日: 2018.11.23
3 2019-03-22 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备方法,其特征在于:
具体包括如下步骤:
3+
步骤1、将Fe 盐、醋酸盐和表面活性剂溶于乙二醇中,将混合物连续搅拌至完全溶解,
3+
其中Fe 与醋酸根离子的摩尔比为1:5~3:8;表面活性剂选用的是木质素磺酸盐;
3+
所述的Fe 盐为FeCl3或Fe(NO3)3;所述的醋酸盐为醋酸钾、醋酸钠或醋酸钙;
步骤2、将步骤1得到的溶液转移至装有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中,放入已升温至100~200℃烘箱中,反应6~24小时,然后随炉冷却至室温;
步骤3、倾出反应釜中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少洗涤三次,在25~60℃下干燥8小时得到样品Fe3O4‑SL;
步骤4、在中性环境下,将步骤3得到的Fe3O4‑SL加入到含有0.2~0.5g/L的变价金属离
2+ 4+ 3+
子的溶液中,然后将其完全混合;所述的变价金属离子为Cu 、Ce 或Fe ;
步骤5、将步骤4得到的混合液置于三颈烧瓶中,以300~500r/min的机械搅拌速率搅拌
2~5h;
步骤6、倾出三颈烧瓶中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少洗涤三次,在25~60℃下干燥8小时得到产物四氧化三铁复合金属螯合物。

2.如权利要求1所述的一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备方法,其特征在于:步骤5中三颈烧瓶置于25℃的环境中进行搅拌。

3.如权利要求1所述方法制备的一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶用于快速检测过氧化氢的方法,其特征在于:
具体包括如下步骤:
步骤⑴、将步骤6中得到的四氧化三铁复合金属螯合物分散于水中形成模拟酶储备液;
步骤⑵、将步骤⑴制备的模拟酶储备液加入到HAc‑NaAc缓冲液中;然后向体系中加入
3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺盐酸盐TMB作为比色反应底物;再加入50μL已知浓度的过氧化氢溶液,在水浴中培养35分钟后得到最终反应液;
步骤⑶、取步骤⑵中的最终反应液,测定在紫外‑可见吸收分光光谱652nm处的吸光度值;
步骤⑷、根据步骤⑵中过氧化氢浓度和步骤⑶中得到的吸光光度值,建立浓度‑吸光光度值的标准曲线;
步骤⑸、按照步骤⑵中的方法,配制未知过氧化氢浓度的溶液,同时测定该溶液的吸光光度值;将该吸光光度值代入步骤⑷得到的浓度‑吸光光度值标准曲线,从而计算出未知溶液中过氧化氢的浓度。

4.如权利要求3所述的一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶用于快速检测过氧化氢的方法,其特征在于:步骤⑵中模拟酶储备液浓度为0.1mg/mL~0.8mg/mL。

5.如权利要求3所述的一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶用于快速检测过氧化氢的方法,其特征在于:步骤⑵中HAc‑NaAc缓冲液pH值范围2~12。

6.如权利要求3所述的一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶用于快速检测过氧化氢的方法,其特征在于:步骤⑵中培养温度范围为15℃~75℃。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于纳米技术和分析检测技术领域,具体涉及一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备及应用。

背景技术

[0002] 过氧化氢(H2O2)是最重要的活性氧物质之一,在生物、化学、制药、食品工程、环境测试等多个领域都得到了广泛应用,也是因为其在多个领域过度使用,直接或间接导致了许多健康和环境问题。因此,检测H2O2尤为重要,现如今已有多种检测方法,如分光光度法、电分析法、共振光散射分析法、色谱法等,但是这些方法都存在一些缺点,如分析成本高、分析时间长、分析过程复杂、信噪比低、灵敏度低、选择性差等,难以满足国内外对H2O2检测的进一步要求。所以开发一种能够快速有效的检测H2O2的方法至关重要。
[0003] 模拟酶是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白分子。因模拟酶结构简单、化学性质稳定、具有酶的功能,并具有高效、高选择性、价格低廉、制备简单等优点,已被广泛应用于免疫医学检测、葡萄糖和双氧水检测、有机污染物清除等多个领域。而纳米磁珠是一种新型的功能材料,具有独特的磁学特性,如超顺磁性和高矫顽力,在生物医学领域具有广阔的应用前景。其内部是一个磁核,在外部磁场的作用下可以定向移动,外部是一层包覆层,表面分布许多活性基团,这些活性基团能够催化一些物质反应,经过紫外分光光度计利用比色法检测这些物质。
[0004] 在众多纳米材料中,四氧化三铁(Fe3O4)纳米材料因具有磁性强、制备简单、生物相容性好等优点而受到广泛关注,是作为磁珠优异的选择。表面功能化的磁性纳米粒子是一种新型医用功能材料,引入金属盐对其表面进行功能化,使其具有酶的功能,可作为模拟酶应用于一些物质的催化和检测。因此,利用吸附法合成一种具有类过氧化物酶活性的四氧化三铁复合的金属螯合物,可用于H2O2的比色传感,实现高灵敏检测。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶的制备方法;
[0006] 本发明具体包括如下步骤:
[0007] 步骤1、将Fe3+盐、醋酸盐和表面活性剂溶于乙二醇中,将混合物连续搅拌至完全溶3+
解,其中Fe ,醋酸根离子的摩尔比为1:5~3:8;
[0008] 所述的含Fe3+盐为FeCl3、Fe(NO3)3;
[0009] 所述的醋酸盐为醋酸钾、醋酸钠、醋酸钙;
[0010] 步骤2、将步骤1得到的溶液转移至装有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中,放入已升温至100~200℃烘箱中,反应6~24小时,然后随炉冷却至室温;
[0011] 步骤3、倾出反应釜中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少洗涤三次,在25~60℃下干燥8小时得到样品Fe3O4‑SL;
[0012] 步骤4、在中性环境下,将步骤3得到的Fe3O4‑SL加入到含有0.2~0.5g/L的变价金属离子的溶液中,然后将其完全混合;
[0013] 所述的变价金属离子为Cu2+、Ce4+、Fe3+。
[0014] 步骤5、将步骤4得到的混合液置于三颈烧瓶中,以300~500r/min的机械搅拌速率搅拌2~5h;
[0015] 步骤6、倾出三颈烧瓶中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少洗涤三次,在25~60℃下干燥8小时得到产物四氧化三铁复合金属螯合物;
[0016] 上述方法制备的四氧化三铁复合金属螯合物模拟酶快速检测过氧化氢的方法具体步骤如下:
[0017] 步骤⑴、将步骤6中得到的四氧化三铁复合金属螯合物分散于水中形成模拟酶储备液;
[0018] 步骤⑵、将步骤⑴制备的模拟酶储备液加入到HAc‑NaAc缓冲液中;然后向体系中加入3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺盐酸盐(TMB)作为比色反应底物;再加入50μL已知浓度的过氧化氢溶液,在水浴中培养35分钟后得到最终反应液;
[0019] 步骤⑶、取步骤⑵中的最终反应液,测定在紫外‑可见吸收分光光谱652nm处的吸光度值;
[0020] 步骤(4)、根据步骤⑵中过氧化氢浓度和步骤⑶中得到的吸光光度值,建立浓度‑吸光光度值的标准曲线;
[0021] 步骤⑸、按照步骤⑵中的方法,配制未知过氧化氢浓度的溶液,同时测定该溶液的吸光光度值;将该吸光光度值代入步骤(4)得到的浓度‑吸光光度值标准曲线,从而计算出未知溶液中过氧化氢的浓度。
[0022] 优选的,步骤1中的表面活性剂选用的是木质素磺酸盐。
[0023] 优选的,步骤5中三颈烧瓶置于25℃的环境中进行搅拌。
[0024] 优选的,步骤⑵中模拟酶储备液浓度为0.1mg/mL~0.8mg/mL。
[0025] 优选的,步骤⑵中HAc‑NaAc缓冲液pH值范围2~12。
[0026] 优选的,步骤⑵中培养温度范围为15℃~75℃。
[0027] 本发明的显著优点是:
[0028] 1)本发明中Fe3O4复合金属螯合物通过两步合成。首先采用水热法合成了Fe3O4‑SL,SL分子衍生出大的RCOO‑基团,可以吸附在Fe3O4粉末的表面,在温和条件下金属离子被Fe3O4‑SL吸附形成纳米复合材料,由于静电和空间效应,颗粒具有良好的分散性;
[0029] 2)本发明制备的Fe3O4复合金属螯合物具有良好的形貌且粒径小,具有优异的过氧化物酶催化能力,分离过程简单、方便的、稳定的、可重复利用;
[0030] 3)基于Fe3O4复合金属螯合物模拟酶优异的过氧化物酶活性,本发明建立了高灵敏、低成本、简便检测过氧化氢的方法。本发明的反应条件温和,检测速度快,灵敏度高,选择性好,可实现过氧化氢的可视化快速识别和检测,具有较高的使用价值。

实施方案

[0036] 下面将附图与实施例对应说明,并具体说明通过图1~4可以得出的结论。
[0037] 实施例1、Fe3O4‑Cu2+模拟酶的制备
[0038] 步骤1、称取2.162gFeCl3·6H2O,5.4g三水醋酸钠和1.0g木质素磺酸钠溶于70mL的乙二醇中,将混合物连续搅拌至完全溶解;
[0039] 步骤2、将步骤1得到的溶液转移至装有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中,放入已升温至200℃烘箱中,反应12小时,然后随炉冷却至室温;
[0040] 步骤3、倾出反应釜中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少洗涤三次,在60℃下干燥8小时得到样品Fe3O4‑SL,利用SEM对其进行表征,可见其为粒径约600nm的微球,如图1(A)所示;
[0041] 步骤4、在中性环境下,取0.02g步骤3得到的Fe3O4‑SL加入50mL含有0.5g/L的Cu(NO3)2溶液中,然后将其完全混合;
[0042] 步骤5、将步骤4得到的混合液置于三颈烧瓶中,将三颈烧瓶置于25℃环境下,以400r/min的机械搅拌速率连续搅拌3h;
[0043] 步骤6、倾出三颈烧瓶中的上层清液,将沉淀物取出,分别用乙醇和去离子水至少2+
洗涤三次,在50℃下干燥8小时得到产物Fe3O4‑Cu ,分别采用SEM、TEM对产物进行表征,如图1、2、3所示。从图1A中可以看到Fe3O4‑SL呈均匀球状,且粒径在100‑180nm之间,平均粒径
2+
接近125nm。从图1B和图2中可以明显看到Fe3O4‑Cu 分布均匀且保持了Fe3O4‑SL的球形结构,粒径约为220nm。
[0044] 实施例2、Fe3O4‑Cu2+模拟酶作为类过氧化物酶对过氧化氢的检测步骤如下:
[0045] 步骤(1)、将实施例1中得到的Fe3O4‑Cu2+模拟酶分散于水中,制得0.8mg/mL的2+
Fe3O4‑Cu 模拟酶分散液;
[0046] 步骤(2)、取50μL步骤(1)制备的Fe3O4‑Cu2+模拟酶储备液加入到1850μL、浓度为0.1M的HAc‑NaAc缓冲溶液(pH=3);然后向反应体系中加入50μL、浓度为32mM3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺盐酸盐(TMB)作为比色反应底物;再加入50μL浓度为0.2mM、0.3mM、0.4mM、
0.6mM、1mM、2mM、3mM的过氧化氢溶液,在45℃培养35分钟,得到浓度为5μM、7.5μM、10μM、15μM、25μM、50μM、75μM的过氧化氢溶液;
[0047] 步骤(3)、取步骤(2)得到的已知过氧化氢浓度溶液在652nm处的吸光度值,得到该浓度下溶液的吸光光度值,如图3所示,随着浓度的增加,吸光光光度值逐渐增大;
[0048] 步骤(4)、根据步骤(2)中过氧化氢浓度和步骤(3)中得到的吸光光度值,建立浓度‑吸光光度值的标准曲线,如图4所示,H2O2浓度与吸光光度值基本成线性关系;
[0049] 步骤(5)、按照步骤(2)中的方法,配制未知过氧化氢浓度的溶液,同时测定该溶液的吸光光度值;将该吸光光度值代入步骤(4)得到的浓度‑吸光光度值标准曲线,从而计算未知溶液中过氧化氢的浓度。
[0050] 上述实施例并非是对于本发明的限制,本发明并非仅限于上述实施例,只要符合本发明要求,均属于本发明的保护范围。

附图说明

[0031] 图1A为实施例1具体反应制备的Fe3O4‑SL的扫描电镜图。
[0032] 图1B为实施例1具体反应制备的Fe3O4‑Cu2+的扫描电镜图。
[0033] 图2是实施例1具体反应下制备的Fe3O4‑Cu2+的透射电镜照片。
[0034] 图3是实施例2具体反应下不同浓度过氧化氢在反应体系中所生成产物的紫外‑可见吸收光谱。
[0035] 图4是实施例2具体计算得到的过氧化氢浓度‑吸光光度值标准曲线图。
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