开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
1.设计(论文)的选题意义及研究现状
1.1选题意义
天然酶能够在比较温和的条件下高效、专一地催化生物化学反应,促进生物体的新陈代谢,其在医药、化工、食品和农业等领域得到广泛的应用。但是,天然酶的结构容易发生变化、在生物体内含量很低、储存条件比较苛刻等因素大大限制了其实际应用[1]。因而,模拟酶的研究便应运而生。纳米材料以其比表面积大,表面能较高和生物相容性好等特性,近年来已经被广泛应用于模拟酶的构建[2]。
过氧化物酶是以铁卟啉为辅基的氧化还原酶,在动植物和微生物中广泛存在,可有效催化多种氧化物或过氧化物氧化其它物质。过氧化物酶不仅参与多种生理反应,还是临床检验中最常用的酶,广泛应用于多个生化检测项目和各种免疫试剂盒。然而,作为一种天然酶,过氧化物酶在非生理条件下,特别是工业条件(如高温、高压、极端 pH、重金属和有机溶剂等)中,容易受到多种物理、化学因素的影响,而发生结构变化、失去催化活性;另外,过氧化物酶在生物体内的含量很低,故分离纯化难、成本高、价格贵,从而大大限制了其实际应用。因此,研究和开发具有稳定性高、成本低的人工模拟酶来代替过氧化物酶,已经成为多学科交叉的研究热点[3]。
1.2研究现状
近几年来已经有大量的文献报道了纳米材料的独特性能,在能源储存,化学合成和生物医学得到了广泛应用。2007 年,中国科学院生物物理所阎锡蕴研究小组在《Nature Nanotechnology》上发表了《Fe3O4Magnetic Nanoparticles as Peroxidase Mimetics and Their Applications in H2O2 and Glucose Detection》一文。首次提出氧化铁纳米颗粒具有类似过氧化物酶的催化活性,并提出了氧化铁纳米颗粒模拟酶的概念。这一发现不仅为惰性金属材料在纳米状态具有催化活性的学说提供了新的论据,而且拓展了磁性纳米颗粒的应用。虽然如何在生物技术和医疗领域更好地利用纳米材料的催化活性还有待探索,但氧化铁纳米颗粒催化活性的发现,无疑将使人们对此产生更多的关注。此后,已先后发现了氧化石墨烯、硫化亚铁、氧化铈等无机纳米模拟酶,并应用于生命分析、环境科学等领域[4]。
贵金属纳米簇(nanoclusters, NCs)在纳米科学和纳米技术等诸多领域中逐渐成为一种应用广泛的纳米材料。贵金属纳米簇成为构建荧光传感平台的理想纳米材料,在疾病诊断与检测、细胞成像、生物示踪、环境检测和生物传感等方面具有广阔的发展前景。目前,已报道的贵金属纳米簇有AuNCs、AgNCs、CuNCs 等,相比于AuNCs 和AgNCs,CuNC 的报道较少。Cu的价格比Au 和Ag 便宜,具有与Au 和Ag 相似的性能,合成CuNCs 的前体更容易从市场上购买到,CuNCs 的研究已引起人们的广泛兴趣[5]。
2.主要研究内容
制备CuNCs,并确定其优化条件。利用CuNCs的拟过氧化物酶的催化活性,耦联葡萄糖氧化酶建立用CuNCs检测人体血清中葡萄糖的方法。
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