[發明專利]一種自組裝納米材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810494753.0
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN110508322B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 丁寶全;王振剛;李韞哲
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;G01N33/50;G01N33/68;G01N33/94
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了自組裝納米材料及其制備方法與應用，所述納米材料的原料包括核酸分子、氨基糖苷類分子和金屬原卟啉；本發明所提供的自組裝納米材料，使用氨基糖苷類分子作為活化劑，與核酸分子及金屬原卟啉共組裝制備出的納米材料，作為一種模擬酶催化劑，具有與天然辣根過氧化物酶相同數量級的底物轉換數和催化效率，同時相比于氨基糖苷類分子與金屬原卟啉、核酸金屬原卟啉偶聯物或核酸金屬原卟啉自組裝體，氨基糖苷類分子和核酸對金屬原卟啉的催化活性有協同促進作用，具有更高的催化活性；在化學傳感器和生物傳感器中具有較高的應用價值。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，涉及一種自組裝納米材料及其制備方法與應用，尤其涉及一種超分子自組裝模擬酶及其制備方法與應用。

背景技術

基于核酸四鏈體與鐵原卟啉配位組裝的類過氧化物酶在生物傳感器中具有重要的應用價值，而核酸四鏈體與銅離子的配位復合物也表現出對Diels-Alder反應的手性選擇性。將經過特殊設計、具有核酸四鏈體序列的DNA探針識別靶標(核酸分子，生物小分子或蛋白質分子等)后，可釋放或暴露核酸四鏈體，進而與鐵原卟啉配位，催化以H₂O₂為氧化性底物的氧化還原反應，而當還原性底物為2,2'-聯氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS^2-)、四甲基聯苯胺(TMB)或10-乙酰基-3,7-二羥基吩噁嗪(Amplex Red)時，氧化產物具有顏色或者熒光發射，可借助吸收光譜或者熒光光譜法檢測靶標分子。同時，以類過氧化物DNA酶催化反應為信號讀出的檢測方法無需對DNA分子進行標記，操作簡便，極大便利了基于DNA識別的生物傳感器的發展。但是，類過氧化物DNA酶的底物轉換速率和催化效率相對于天然的辣根過氧化物酶，一般低2-4個數量級，而且往往需要高濃度的金屬陽離子(如K⁺，Na⁺，NH₄⁺等)存在表現出較高的催化活性，限制了類酶的催化性能和應用范圍。

目前已發展多種方法提高類過氧化物DNA酶催化活性。其一，通過指數富集的配基系統進化技術(SELEX)篩選優化DNA分子序列，提高DNA/鐵原卟啉復合物的穩定性，但是SELEX技術非常耗時，而且失敗率較高。其二，通過將DNA適配體與類酶DNA序列化學偶聯，通過DNA適配體與還原性底物(多巴胺，多巴和N-羥基-精氨酸)的特異識別性，將底物在類酶DNA/鐵原卟啉結合部位附近富集，提高對底物的催化氧化效率；但由于DNA適配體可識別底物類型有限，而且氧化產物的摩爾消光系數不高(相對于常用的ABTS或TMB等)，限制了類酶的催化氧化反應類型。其三，將類酶DNA序列與聚組氨酸分子共組裝，隨后與鐵原卟啉配位組裝；在鐵原卟啉的近端和遠端，DNA的鳥嘌呤堿基與多肽中的組氨酸協同提高了鐵原卟啉的催化速率，但是底物轉換數與催化效率仍遠比天然辣根過氧化物酶低，不具備手性底物的選擇性，而且所使用的多肽通過固相合成法獲得，價格昂貴(9mg，20個組氨酸，純度98％，需要1623元，上海紫域生物科技有限公司)，限制了此方法的進一步探索。

相對于多肽而言，氨基糖苷類分子具有來源廣泛、易于獲取、價格便宜(殼聚糖500g，脫乙酰度≥95％，粘度100-200mPa·s，230元左右；硫酸巴龍霉素，100g，350元左右)，而且，氨基糖苷類分子氨基的pKa值為6.0-6.5，會在血紅素催化氧化反應中起著酸堿催化劑作用。

目前，氨基糖苷類分子與經過設計的核酸、血紅素共組裝以提高過氧化物模擬酶底物轉換數和催化效率未有任何研究，而此法應用于核酸識別靶標的檢測，具有操作簡便、成本低、檢測的響應速度和靈敏度高等特點。

綜上所述，過氧化物核酸模擬酶已成為分析檢測和手性催化領域表現出潛在的優勢，開發出一種氨基糖苷類分子與核酸和鐵原卟啉復合的納米材料，可提高自組裝體系的催化活性、催化選擇性、生物傳感的響應性，同時降低檢測限和操作成本，為自組裝仿生催化領域的發展提供研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自組裝納米材料及其制備方法與應用。