[發(fā)明專利]三維石墨烯的酶促降解方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711434816.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109956469B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙克麗;程國勝;郝瑩;楊令延;姜自云;馬迅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/194
• 分類號(hào): C01B32/194
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種三維石墨烯的酶促降解方法及其應(yīng)用。所述三維石墨烯的酶促降解方法包括：對(duì)三維石墨烯進(jìn)行活化處理，從而至少在三維石墨烯的表面和所含孔洞的孔壁上形成活性官能團(tuán)；利用所述的活性官能團(tuán)至少在三維石墨烯的表面和所含孔洞的孔壁上形成不連續(xù)的親水性修飾層；利用所述親水性修飾層至少在三維石墨烯表面連接酶的還原底物，所述的酶能夠降解碳材料；以及，利用所述的酶降解連接有所述還原底物的三維石墨烯。本發(fā)明的酶促降解方法僅需對(duì)三維石墨烯進(jìn)行三級(jí)表面修飾，制作工藝更加簡(jiǎn)單，成本更低，所需時(shí)間較短，生物相容性較高，能夠加快三維石墨烯在辣根過氧化物酶作用下的生物降解速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維石墨烯的酶促降解方法，尤其涉及到一種能夠加快三維石墨烯在辣根過氧化物酶作用下的生物降解速率的表面修飾方法及其應(yīng)用，屬于石墨烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

三維石墨烯(由二維石墨烯整合而成，具有三維宏觀立體結(jié)構(gòu))已經(jīng)在各領(lǐng)域引起了很大關(guān)注，因?yàn)樗鼈儾粌H具有二維石墨烯的固有性質(zhì)，還將二維石墨烯在納米尺度的理化性能擴(kuò)展到宏觀領(lǐng)域，在各種應(yīng)用中改進(jìn)了性能，形貌因制備方法不同而不同。近幾年，具有多孔結(jié)構(gòu)、合適的力學(xué)性能和較好的生物相容性的三維石墨烯在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有著諸多應(yīng)用，如在組織工程領(lǐng)域，三維石墨烯骨架結(jié)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能顯著促進(jìn)皮膚傷口愈合；三維石墨烯作為支架促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的粘附、增殖和定向分化為功能性神經(jīng)元。但在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，三維石墨烯不可避免地遇到降解難題。到目前為止，業(yè)界研究者大多集中于體外體內(nèi)的納米級(jí)碳材料(如碳量子點(diǎn)、碳納米管和二維石墨烯等)的降解，但從宏觀到微觀尺度的碳材料降解過程較少被研究。

常見碳材料的綠色降解方法有化學(xué)和生物降解。化學(xué)降解方法可采用環(huán)境友好型的芬頓氧化技術(shù)，如中國專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN105347430A的專利公開了一種使用紫外光結(jié)合芬頓法的方法，可以有效降解污水中的氧化石墨烯。生物降解可通過細(xì)菌和酶與碳材料相互作用。通過細(xì)菌降解碳材料屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，是生態(tài)友好和價(jià)廉的，如中國專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN105013126A的專利是利用萘降解細(xì)菌將石墨材料進(jìn)行氧化進(jìn)而降解的。而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域則不能簡(jiǎn)單依靠細(xì)菌，所以主要集中于酶促降解，且大多為過氧化物酶介導(dǎo)的氧化反應(yīng) (G.P.Kotchey,Advanced Drug Delivery Reviews,2013,65,1921-1932)，如辣根過氧化物酶 (HRP)和髓過氧化物酶等。

體外降解碳材料的方法(B.L.Allen,Nano Letters,2008,8,3899-3903)：在4℃條件下，碳材料放入含0.385mg/mL HRP和少量80μM H₂O₂的PBS(pH 7.0)中進(jìn)行避光靜態(tài)孵育降解，并每2周取樣和添補(bǔ)等量的H₂O₂。

目前，國內(nèi)外對(duì)三維石墨烯的酶促降解的研究還很少，只有M.Loeblein(M.Loeblein, Advanced Healthcare Materials,2016,5,1177-1191)等首次嘗試了通過HRP/H₂O₂降解三維石墨烯，提出了三維石墨烯的2步氧化降解機(jī)理，使用氧等離子體處理三維石墨烯，使得三維石墨烯表面引入含氧官能團(tuán)(如羥基等)，且發(fā)現(xiàn)氧等離子體處理后的三維石墨烯較單純的三維石墨烯降解速率更快，即更易與辣根過氧化物酶反應(yīng)，但單純氧化后的三維石墨烯降解所需時(shí)間還是很長(zhǎng)，且不能達(dá)到可控的酶促降解。