钒氧化物及其纳米复合材料的模拟酶特性在生化分析中的应用研究

摘要

一些纳米材料被证明具有与生物酶类似的活性，因而被称作纳米酶。随着研究的不断推进，大量与纳米酶相关的报道争相涌现。纳米酶不仅拥有与生物酶类似的高效催化性能，还兼具易于制备、成本低廉、活性可调、性质稳定等优点，其应用领域拓展到了以往生物酶无法涉及的范围，也为纳米材料的性能研究开启了新的篇章。本论文首次考察了V6O13纳米材料及其复合材料的模拟酶特性和催化行为，探索其催化机理，并利用模拟酶特性建立比色/荧光传感器，用于实际样品中相应目标物的分析检测。主要工作如下:
　　1、通过简单的液相氧化还原自组装法制备了结构独特的V6O13纳米材料(V6O13NTs)，并首次证明其具有三重模拟酶活性:氧化酶样，过氧化物酶样和过氧化氢酶样活性。探索了V6O13NTs的催化机理，通过Michaelis-Menten动力学考察结果证明其对TMB和H2O2具有较高的亲和性。基于V6O13NTs的氧化酶样活性，建立了用于检测谷胱甘肽(GSH)的比色生物传感器，检测的线性范围为2.5-30μM，检测限为0.63μM，并成功应用于两种保健品中GSH的检测。基于V6O13NTs的过氧化物酶样活性，构建了用于检测H2O2和葡萄糖的荧光系统，检测的线性范围分别是8.0-1600.0μM和0.2-12μM，检出限分别是6.41μM和0.02μM，应用于血清样品中葡萄糖的检测，与医院的检测结果基本一致。上述两种检测方法都具有较好的灵敏度和选择性，可进一步推广于生物样品的检测和分析中。
　　2、以还原型氧化石墨烯(rGO)为载体，通过水热法合成了V6O13-rGO纳米复合物(V6O13-rGO NCs)，表现出了优于单一组分V6O13纳米材料的氧化酶样活性。将TMB作为显色底物，考察了V6O13-rGONCs的催化行为，通过引入F-提高其催化速率，进一步提高催化活性，并研究了F-的增强机理。建立了V6O13-rGO-TMB-F-比色体系，用于直接检测F-。考察了pH、温度、反应物浓度等实验条件，在适宜的实验条件下，F-检测的线性范围为0.02-3.5mM，检出限为0.015mM，并成功应用于自来水中F-的检测。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 天然酶与模拟酶

1．2 纳米材料模拟酶

1．2．1 纳米酶的分类

1．2．2 纳米酶的应用

1．3 钒氧化物(VOx)

1．3．1 钒氧化物概述

1．3．2 钒氧化物的应用

1．3．3 钒氧化物作为纳米酶的应用

1．4 课题提出与研究内容

第二章 V6O13纳米材料的三酶活性及其应用研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验过程

2．3 结果与讨论

2．3．1 V6O13 NTs的表征

2．3．2 V6O13 NTs的三酶活性研究

2．3．3 V6O13 NTs过氧化物酶样活性的稳态动力学分析

2．3．4 V6O13 NTs的三酶活性在生化分析中的应用

2．4 小结

第三章 F-增强的V6O13-rGO纳米复合材料的氧化酶活性及其应用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 V6O13-rGO NCs的表征

3．3．2 V6O13-rGO NCs的纳米酶特性研究

3．3．3 V6O13-rGO NCs的氧化酶样活性用于检测F-

3．4 小结

第四章 结论

参考文献

研究成果及其发表的学术论文

致谢

作者及导师简介