[發明專利]一種二氧化錳納米酶的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110733024.8
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113461063B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王晴晴;洪光輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;B01J23/34;G01N15/10;G01N21/64
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

一種二氧化錳納米酶的制備方法及其應用，屬于功能材料技術領域，本發明為了解決通過傳統方法制備出的二氧化錳納米酶分散性和均一性較差的問題以及二氧化錳納米酶本身的類氧化酶活性無法得到更好的應用的問題，本發明通過采用超聲誘導嗎啉乙磺酸還原KMnO₄方法合成的二氧化錳納米酶，分散后未見明顯顆粒狀固體，材料分散性較好，符合納米酶應用的基本要求，通過對所得的二氧化錳納米片層與四甲基聯苯胺反應顯示該材料具有類氧化酶活性，并將其作為類氧化酶在細胞外氧化AR發出紅色熒光，最后在Hela細胞內氧化AR發出紅色熒光來達到生物成像的目的，未來該新型納米材料可在生物成像的技術開發與相關修飾等領域發揮重要作用。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種二氧化錳納米酶的制備方法及其應用。

背景技術

生物成像是了解生物組織結構，闡明生物體的各種生理功能的一個重要研究手段。通常，利用電子或光學顯微鏡可以直接獲得生物細胞和組織微觀結構的圖像，并通過對所得的圖像進行分析可以了解生物細胞內的各種生理過程。近年來，隨著光學成像技術的發展，尤其是數字化的成像技術和計算機圖像分析技術的引進，光學生物成像技術現在已經成為了細胞生物學研究中不可或缺的一種研究手段。另外，生物成像技術在臨床醫學診斷中的應用也越來越受到重視，發展一種無損的體內成像技術是這一技術在疾病的臨床診斷中廣泛應用的重要前提。近年來，憑借生物成像技術觀察生物體生命現象和其內在過程并揭示差異變化的功能，越來越受到研究人員的重視。

納米技術是20世紀80年代發展起來的一門多學科交叉、覆蓋面極廣的高新技術。當物質到達納米尺寸后，其材料性能就會發生一些突變，出現一些特殊性能，如表面效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應、小尺寸效應等等。近年來，與生物相關的納米材料技術發展極為迅速，成為國際生物技術領域的前沿和熱點，并在醫藥衛生的領域有著廣泛的應用和明確產業化前景。

納米酶，也稱為納米模擬酶，是一種具有某種或某些酶催化特性的納米材料。最近幾十年來，具有催化活性的納米材料被廣泛開發并用來模擬天然酶。納米模擬酶是一種最新型的酶模擬物，其不僅具有納米材料的獨特的性能，而且還具有一定的天然酶的催化活性。納米酶與天然酶和常規人工酶相比，納米酶在功能上可依賴于生物偶聯的大比表面積和尺寸修飾，實現催化和對外部刺激的智能響應等其他功能，納米酶還具有穩定性高、制備簡單、易于保存運輸、成本低廉、環境耐受性高等優點。目前，納米酶已經在生物傳感器、環境修復和醫療衛生等領域的發展中產生了許多實際應用。截至目前，大多數報道中的納米酶都具有著類似過氧化物酶活性，這意味著它們往往需要H₂O₂來氧化其底物。另一方面，很少有納米酶材料具有類似氧化酶的活性，由于類氧化酶具有更簡單的反應條件(比如，不需要H₂O₂)，在實際應用中類氧化酶往往會更可取。此外，納米氧化酶的另一個限制是底物的類型。已報道的CeO₂和其他納米氧化酶主要用于顯色底物，而熒光底物很少被發現，這限制了他們在生物分析領域的應用，比如生物成像。在已有的文獻報道中納米二氧化錳顆粒或者二氧化錳納米棒可以催化很多氧化反應，常常被作為納米氧化劑來使用。但是，目前很少有文獻報道采用二氧化錳納米材料的類氧化酶活性實現細胞外氧化Amplex Red(AR)產生熒光以及細胞內氧化AR生物成像。

因此，本專利提出一種新型無毒二氧化錳納米酶的制備方法及利用其類氧化酶活性，實現細胞內氧化Amplex Red(AR)產生熒光以及細胞內氧化AR產生熒光圖像，最終達到生物成像的目的。

發明內容

本發明為了解決通過傳統方法制備出的二氧化錳納米酶分散性和均一性較差的問題以及二氧化錳納米酶本身的類氧化酶活性無法得到更好的應用的問題，進而提供一種二氧化錳納米酶的制備方法及其應用；

一種二氧化錳納米酶的制備方法，所述方法是通過以下步驟實現的：

步驟一：取13.5單位的嗎啉乙磺酸和1單位的高錳酸鉀在去離子水中溶解；