[發明專利]一種包裹金納米粒子的高鐵血卟啉材料的應用

在審

• 申請號: 201410309740.3
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN105271461A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 孔金明;于雪花;水賽蘭;胡偉文;張學記
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/58;B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于生物分析技術領域，具體涉及一種仿生材料的應用，特別是在去除水中甲基橙、羅丹明等污染物方面的應用。

背景技術

納米技術的研究發展為納米材料提供了更加廣闊的應用空間，目前主要關注于納米材料固定生物分子方面。在眾多的納米材料中，金納米粒子以其良好的穩定性、小尺寸效應、表面效應、光學效應以及特殊的生物親和效應等特點，使其成為光學、電子、催化、生物醫藥等方面的研究和應用熱點。在電化學方面，利用金納米粒子制備的傳感器選擇性強，穩定性好且操作方法簡便。金納米顆粒比表面積大，表面自由能高，酶可在其表面得到強有力的固定，不易滲漏，金溶膠具有很好地生物相容性，并且導電性好，可在酶與電極之間傳遞電子，顯著提高酶電極的響應靈敏度。在生物醫藥方面，金納米顆粒可以應用于免疫化學、DNA識別與檢測，作為載體應用于基因治療。另外，由于金納米粒子具有大的比表面積和良好的生物相容性，可與小分子藥物或者生物大分子進行結合，因此生物功能化的金納米粒子應用領域不斷拓寬，例如，金納米粒子與聚乙烯亞胺結合制備的功能化材料可提高DNA的結合能力，從而促進DNA在體內的轉染[Englert,C.；Tauhardt,L.；Hartlieb,M.；Kempe,K.；Gottschaldt,M.；Schubert,U.S.Biomacromolecules2014,15.1124-1131.]。聚乙烯亞胺(Polyethyleneimine，PEI)是一種富含亞胺基和胺基、水溶性好的正電性聚合物，常被用于金膠體或其復合材料的制備。聚胺高分子因分子內含有大量氨基，能與金屬離子配位并穩定這些金屬離子，被廣泛應用于納米粒子的合成與修飾。利用PEI在合成金納米粒子方面的優勢及金納米粒子的生物相容性等特性，可將PEI功能化的金納米粒子材料與生物大分子結合，從而可制備新型仿生材料。目前，大多是利用PEI包裹金納米粒子材料連接SiRNA、漆酶、蛋白質等[Song,W.J.；Du,J.Z.；Sun,T.M.；Zhang,P.Z.；Wang,J.Small2010,6.239-246.Brondani,D.；deSouza,B.；Souza,B.S.；Neves,A.；Vieira,I.C.Biosensors&Bioelectronics2013,42.242-247.]，而PEI包裹金納米材料與仿生酶的結合尚未見報道。

高鐵血卟啉(Hemin)是辣根過氧化氫酶的活性中心，具有酶的良好的催化活性，是一種典型的仿生酶。Hemin對氮氣、氧氣、一氧化氮、二氧化碳和過氧化物等有極高的催化性能，但是，由于缺乏適宜的仿生環境，其催化活性大大低于天然酶。金納米顆粒比表面積大，生物相容性好，并且導電性高，可很大程度上提高hemin的電子傳遞速率，從而增強其催化性能。另外，由于PEI含有大量氨基，將包裹金納米粒子的PEI材料通過酰胺鍵與Hemin連接后，形成的材料同時具有了PEI的吸附性能，所以，這種材料可同時兼有Hemin的催化性能和PEI的吸附性能。

發明內容

基于上述背景，本發明的目的是提供一種聚乙烯亞胺(PEI)包裹金納米粒子連接Hemin的仿生材料在去除水中污染物方面的應用。

實現本發明目的的技術解決方案是：一種包裹金納米粒子的高鐵血卟啉材料，具有如下結構：

一種包裹金納米粒子的高鐵血卟啉材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、制備聚乙烯亞胺包裹的金納米粒子材料(PEI-AuNPs)；

步驟二、取上述PEI-AuNPs材料，與0.1mmol/L的Hemin水溶液混合攪拌1h，制備包裹金納米粒子的高鐵血卟啉材料(PEI-AuNPs-Hemin)混合溶液；

步驟三、將PEI-AuNPs-Hemin混合溶液高速離心，結束后，除去上清液，用超純水洗滌。

步驟一中所述的PEI-AuNPs通過以下步驟制備：室溫下，將聚乙烯亞胺加入到1mmol/L的氯金酸溶液中，將混合溶液攪拌加熱到80℃，保持一定時間至溶液呈現淺寶石紅色，之后停止加熱和攪拌，于室溫下冷卻，其中，聚乙烯亞胺和氯金酸的體積比為1:30～1:5，優選1:10，攪拌速率為200～700rpm，優選400rpm，保持時間為5～30min，優選20min。

步驟二中所述的PEI-AuNPs材料與Hemin的體積之比為1：1～1：5，優選1:3。

步驟三中所述的離心速率為8000～12000rpm，優選10000rpm。