[發明專利]一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210579295.7
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114920228A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 馬曉清;趙文喜;陳柏宇
• 申請（專利權）人: 重慶良伊生物科技有限公司;長江師范學院
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y40/00;G01N27/26
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 陳雍

本發明涉及電化學傳感材料領域，公開了一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料及其制備方法和應用，納米酶材料的分子式為M_xP_yO_z，以金屬有機框架材料MOFs為前驅體經原位轉化制得，其根據前驅體模板結構的不同而呈現不同的微觀機構，納米酶中的金屬成分M為Ni、Co、Fe或Mn。本發明的納米酶材料具有優異的電催化性能，包括高的靈敏度，低的檢測限以及寬的測量范圍，同時展示了強的抗干擾能力和良好的穩定性/重復性。此外納米酶材料還兼具良好的生物相容性，在實際的生物樣品檢測中展示了廣泛的應用前景。本發明所闡述的納米酶材料成本低廉，工藝簡單，能耗低，反應條件也更加容易實現，可批量化生產，在生物分子檢測中具有普遍的適用性和實際應用潛力。

技術領域

本發明涉及電化學傳感材料領域，具體涉及一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料及其制備方法和應用。

背景技術

新工程技術、新概念以及新材料的相互結合促使了化學分析技術的不斷發展，其中，電化學方法，因其靈敏度高，檢測限低，成本低，攜帶方便以及實時檢測的優點，成為發展最快且最有潛力的一種分析技術。根據酶是否參與催化過程，ROS電化學檢測劃分為酶傳感器和非酶傳感器。雖然酶具有較高的催化活性和精確的底物特異性，但是其存在的以下問題：天然酶與電子媒介體之間不穩定的耦合作用而影響傳感器的性能；酶固定過程的繁瑣以及耗時；酶成本高，易受環境因素的影響而變質的天然特性等限制了其進一步的應用。因此，研究者們一直致力于發現一種具有天然酶特性的特殊納米材料，進而構建一個高性能的電化學非酶傳感器件，以期望對活性分子表現出優異的電化學傳感性能。

納米酶是一種擁有類似天然酶活性位點并結合先進的納米科技的納米材料，兼具天然酶和納米材料的優勢，展現出催化活性高、結構多樣性、組分可調控、成本低、可大規模生產和穩定性好等特點，廣泛應用于醫學、傳感、催化和環境工程等領域。研究者通過可控的合成方式對納米材料的組成、形貌和結構進行精細調控，來模擬天然酶結合位點和催化位點的配位環境，得到可與天然酶催化活性媲美的納米酶材料，同時賦予納米材料與酶類似的催化機理，并在特定過程中直接替代多種催化反應過程中的天然酶。特別是在電化學傳感領域，納米酶優異的催化活性為高靈敏度的定量檢測提供顯著增強的化學信號，可控的組分和結構賦予其豐富的官能團，靈活的表面改性和良好的生物相容性，進而為分析物的檢測提供了多樣性的機制和原理，使納米酶成為一種新興的電化學傳感材料并快速發展取得了顯著的成就。基于這些考慮，進一步合理設計和精確調整納米材料，不斷追求甚至超越天然酶的性能將是一個熱門趨勢，具有重要意義。

綜述之前的研究發現，納米材料，包括金屬、金屬氧化物和硫化物、碳基材料等，已經被探究具有獨特的類酶活性。特別是基于過渡金屬的納米酶具有多重價態，相當于氧化還原天然酶中催化輔因子的作用，積累了大量的研究并已經證實可以有效的模擬超氧化物歧化酶、辣根過氧化物酶和谷胱甘肽過氧化物酶等的特性而實現對不同的活性分子的催化。現有技術中，在制備納米酶材料時，通常采用磷酸根模板法(DNA,RNA,ATP,植酸)自組裝來合成，但是上述的方法不僅會影響納米酶材料的導電性，而且還會局限材料的結構形成。此外，由于磷酸鹽的弱導電性一般會進一步復合導電性良好的碳材料，此過程涉及到磷酸鹽在碳材料上的分布不均而聚集、比例失調和過程不可控等因素。因此，亟需開發一種新型的納米酶材料及其制備方法。

發明內容

本發明意在提供一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料及其制備方法和應用，以提高納米酶材料的穩定性和活性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料，納米酶材料的分子式為M_xP_yO_z，以金屬有機框架材料MOFs為前驅體經原位轉化制得，金屬有機框架材料MOFs由金屬節點和有機配體構筑而成。

另一方面，本技術方案還提供一種過渡金屬磷酸鹽納米酶材料的制備方法，金屬為Ni，包括如下步驟：