过氧化物酶介导的碳纳米材料的修饰与降解

摘要

富勒烯(C60)自发现以来，因其具有良好的自由基清除、电子转移等功能，已被广泛运用到疾病治疗，生物传感器等众多领域，通过修饰C60得到的衍生物，其应用领域更是得到拓宽。三价锰离子(Mn(Ⅲ))的离子势能(IP)为7.55eV，高于富勒烯7.14eV的离子势能，因此可利用Mn(Ⅲ)催合成化C60衍生物。生物催化是利用生物酶或细胞等生物有机体催化各种化学反应的发生，具有反应条件温和，专一性强，环境危害小等特点。锰过氧化物酶(MnP)是由白腐真菌在自身代谢条件下能产生的一种糖基化胞外酶。在MnP的作用下，过氧化氢可将锰离子由二价氧化到三价。本论文期望联合已知的C60衍生物有机合成方法，用酶催化的方法，实现常温下的C60环化加成反应。
　　本研究中采用超声转移的方法，将溶于甲苯中的C60转移到水相中，获得分散性较高的胶束C60，用于与1，3-环己二酮的环化加成。通过MALDI-TOF MS,1H-NMR(400MHz),UV-vis(CDCl3+CS2),FT-IR v/cm(KBr)等表征手段，参照以Mn(OAc)3为催化剂合成C60衍生物的表征数据，证明了以MnP为催化剂可以实现C60[3+2]环化加成反应，生成二氢呋喃-混合型C60衍生物，实现了生物酶法合成C60衍生物。
　　碳纳米材料的生物降解一直以来就是环境安全领域关注的问题。双壁碳纳米管(DWCNTs)是由两层石墨按轴向卷曲而成的碳纳米管(CNTs)，含有两层石墨层。DWCNTs因分子间的相互作用力大，极易缠绕聚集，限制了其在水溶液中的溶解分散，阻止了与酶的相互作用的，降低了其被降解的可能性。将DWCNTs与辣根过氧化物酶(HRP)混合超声可以非共价键的形式实现碳纳米管在水中的分散。降解的过程中采用UV-vis，Raman，NIR，TEM(HRTEM)等方法对DWCNTs的长度，半导体性，表面缺陷程度等加以监测，最终发现HRP降解了DWCNTs。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 碳纳米材料

1．1．1 碳纳米材料的简介

1．1．2 碳纳米材料的应用

1．1．3 碳纳米材料的修饰

1．2 过氧化物酶及其运用

1．2．1 锰过氧化物酶及其运用

1．2．2 辣根过氧化物酶及其运用

1．3 研究思路

1．3．1 过氧化物酶介导的富勒烯衍生物的合成

1．3．2 过氧化物酶对碳纳米材料的降解

第二章 锰过氧化物酶介导的富勒烯与1，3-环己二酮的加成反应

2．1 实验耗材与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 白腐真菌源锰过氧化物的提取

2．2．1 菌种的培养

2．2．2 酶的纯化及活性检测

2．3 以Mn(OAc)3为催化剂合成富勒烯衍生物

2．4 以MnP为催化剂合成富勒烯衍生物

2．4．1 商品酶活检测

2．4．2 缓冲溶液的选择

2．4．3 有机共溶剂的选择

2．4．4 C60的乳化

2．5 实验结果及讨论

2．5．1 生物提酶

2．5．2 以Mn(OAc)3为催化剂合成产物

2．5．3 以MnP为催化剂合成产物

2．6 常温条件下Mn3+催化的修饰反应

2．7 实验小结

第三章 辣根过氧化物酶对DWCNTs的降解

3．1 实验耗材

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 DWCNTs纯化

3．2．2 DWCNTs分散

3．2．3 利用蛋白酶降解DWCNTs

3．2．4 纯化及降解产物表征

3．2．5 蛋白含量的测定

3．3 结果分析与讨论

3．3．1 原料表征

3．3．2 DWCNTs的分散量检测

3．3．3 降解过程中，HRP酶活的变化

3．3．4 降解过程中，吸光度的变化

3．3．5 降解过程中，DWCNTs完整性的变化

3．3．6 降解过程中，DWCNTs半导体性的变化

3．3．7 降解过程中，DWCNTs形貌的变化

3．4 实验小结

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

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